Berapa Banyak Partikel di Alam Semesta Teramati?

Ketika sampai pada pertanyaan astronomis, tidak akan jauh lebih besar daripada pertanyaan yang diajukan oleh Numberphile: Berapa banyak partikel di alam semesta? Mengingat sekitar lima triliun atom hidrogen dapat muat hanya di sebuah pentol jarum, dan masing-masing atom hidrogen memiliki empat partikel (satu elektron dan tiga quark dalam proton), kita dapat berasumsi jumlah seluruh partikel di alam semesta adalah, yah, masih di luar pemahaman kita!

Tapi jangan beritahu Tony Padilla dari Universitas Nottingham, seorang profesor fisika yang telah mengembangkan cara untuk memperkirakan jumlah partikel di alam semesta, tidak termasuk foton atau neutrino, karena minimnya massa yang dapat dihitung.

Dalam perhitungannya, Padilla menggunakan data dari teleskop antariksa Planck yang digunakan untuk mengukur radiasi latar belakang mikro kosmik (CMB), atau  cahaya tertua yang dapat kita amati dan telah menempuh perjalanan paling jauh. Oleh karena itu, CMB dapat digunakan sebagai sesuatu yang membatasi alam semesta. Data dari Planck dapat memberi kita perkiraan bagus untuk kepadatan dan radius alam semesta teramati.

Variabel lain yang dibutuhkan adalah fraksi materi yang tersimpan dalam barion, partikel subatomik seperti nukleon atau hyperon, yang memiliki massa setara atau lebih besar daripada proton. (Barion yang paling umum sejauh ini adalah proton dan neutron, jadi Padilla hanya mempertimbangkan mereka berdua dalam contoh ini.) Akhirnya, perhatikan massa proton dan neutron (kira-kira sama), dan kita telah memiliki semua yang dibutuhkan untuk secara tepat memperkirakan berapa banyak partikel yang ada di alam semesta teramati.

Intinya, Padilla mengambil kerapatan total alam semesta, mengalikannya dengan fraksi kerapatan pada barion (proton dan neutron), mengalikan kepadatan itu dengan volume alam semesta untuk mendapatkan massa semua barion, kemudian membagi massa itu dengan massa satu barion untuk mendapatkan jumlah barion di alam semesta. Tapi kita tidak mencari jumlah barion, melainkan mencari jumlah partikelnya.

Setiap barion terdiri dari tiga quark, yaitu partikel yang kita hitung. Terlebih lagi, jumlah total proton akan sama dengan jumlah elektron, partikel lain yang juga kita hitung. Selain itu, kita tahu komposisi alam semesta didominasi oleh hidrogen (75%) dan helium (25%). Dan dalam perhitungan skala ini, sebagian kecil sisa komposisi diabaikan. Dengan menggunakan informasi ini, Padilla menghitung jumlah barion yang terdiri dari neutron, proton, dan elektron. Setelah mengalikan semua proton dan neutron dengan angka tiga (quark), maka kita mendapatkan hasilnya.

Total perhitungan jatuh pada angka 3,28 x 10⁸⁰. Atau:

328.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Jadi, cukup banyak yang belum bisa dimengerti. Namun, mengingat besarnya alam semesta, bahkan jumlah yang tidak dapat dipahami itu belum bisa memenuhi perhitungan sebagian besar total volume. Jika ada 3,28 x 10⁸⁰ partikel di alam semesta, berarti hanya ada satu partikel untuk per meter kubik. Mayoritas ruang angkasa adalah ruang hampa.

Padilla dalam eksperimennya berpikir satu langkah lebih jauh untuk memperkirakan berapa lama waktu yang dibutuhkan manusia, mengingat tingkat ekspansi populasi saat ini untuk menyerap setiap partikel di alam semesta. Untuk itu, Anda harus menonton video di atas, dan jawabannya mungkin mengejutkan Anda.

Ditulis oleh: Jay Bennet, www.popularmechanics.com

Sumber: How Many Particles Are in the Observable Universe?

#terimakasihgoogle