Para peneliti telah berteori tentang keberadaan “quasicrystals ruang-waktu”—struktur yang memadukan ruang dan waktu dalam pola yang tidak berulang namun teratur—menunjukkan bahwa formasi ini dapat menopang struktur alam semesta. Meskipun sebelumnya telah diamati pada material seperti meteorit dan puing-puing uji atom, konsep ini melampaui tiga dimensi ke dalam ruang-waktu empat dimensi seperti yang dijelaskan oleh teori relativitas Einstein.
Sifat Kuasikristal
Kristal tradisional menunjukkan pengulangan yang sempurna: sebuah pola yang, ketika digeser, akan sejajar dengan mulus. Akan tetapi, quasicrystals memiliki keteraturan tanpa pengulangan yang teratur, suatu karakteristik yang pertama kali ditemukan pada bahan alami dan kemudian disintesis di laboratorium. Elemen baru di sini adalah memperluas konsep ini ke dalam ruangwaktu itu sendiri.
Mengapa hal ini penting: Model standar fisika berasumsi bahwa ruangwaktu mengikuti simetri tertentu, seperti simetri Lorentz, yang berarti bahwa hukum fisika tidak boleh berubah bagi pengamat pada kecepatan berbeda. Kristal biasa dan quasicrystals mematahkan simetri ini jika dilihat dari kerangka acuan yang berbeda, namun quasicrystals ruangwaktu dapat menawarkan struktur yang tetap konsisten terlepas dari gerakannya.
Landasan Teoritis dan Simetri Lorentz
Model para peneliti memenuhi simetri Lorentz dengan membangun struktur ini dari grid berdimensi lebih tinggi. Kisi-kisi ini dipotong pada kemiringan yang tidak rasional—konstanta matematis seperti pi yang tidak dapat dinyatakan sebagai pecahan sederhana—memastikan potongan tersebut tidak pernah berpotongan langsung dengan titik-titik kisi. Non-persimpangan ini menciptakan non-pola berulang yang mendefinisikan quasicrystal.
Intinya: Geometri quasicrystals ruangwaktu ini akan tampak identik bagi pengamat yang diam atau bergerak mendekati kecepatan cahaya. Hal ini penting karena banyak hukum dasar fisika bergantung pada konsistensi pengamatan di berbagai kerangka acuan.
Implikasi terhadap Gravitasi Kuantum dan Teori String
Implikasi dari struktur teoretis ini meluas ke bidang fisika teoretis lainnya. Para peneliti berpendapat bahwa quasicrystals ruangwaktu dapat memberikan kerangka kerja bagi teori gravitasi kuantum, yang berupaya mendamaikan mekanika kuantum dengan relativitas umum. Pada skala terkecil, ruangwaktu mungkin tidak mulus melainkan dipecah menjadi titik-titik tersendiri. Quasicrystals dapat menjelaskan bagaimana fragmentasi ini menghormati simetri Lorentz.
Lebih lanjut, model tersebut bersinggungan dengan teori string, yang berpendapat bahwa alam semesta memiliki sepuluh dimensi, namun hanya empat yang dapat diamati secara langsung. Enam dimensi lainnya diperkirakan meringkuk pada skala yang terlalu kecil untuk dideteksi. Kristal kuasi ruang-waktu ini menyarankan alternatif: bahwa dimensi alam semesta yang teramati dibangun dari struktur dimensi lebih tinggi yang diiris pada sudut irasional, sehingga menciptakan ilusi ruang dan waktu tanpa batas.
Status dan Penelitian Masa Depan
Para peneliti sendiri mengakui bahwa penelitian tersebut “setengah matang”, yang menunjukkan bahwa ini adalah eksplorasi awal. Namun, keanggunan matematis dari konsep tersebut telah menarik minat komunitas fisika.
“Matematika itu indah,” kata Gregory Moore dari Rutgers University. “Fisikanya sangat spekulatif.”
Penelitian lebih lanjut akan diperlukan untuk menentukan apakah struktur teoretis ini memiliki kesamaan di dunia nyata atau efek yang dapat diukur. Namun demikian, proposisi quasicrystals ruangwaktu menawarkan cara baru untuk mempertimbangkan sifat dasar realitas.
