Quasar Purba Memberikan Bukti Luar Biasa Ikatan Kuantum

Ilustrasi letusan berkas sempit (jet) gelombang radio yang memuntahkan material dan melaju sangat cepat dari quasar PSO J352.4034-15.3373, yang terletak sekitar 13 miliar tahun cahaya dari Bumi. Quasar purba ini menyediakan bukti luar biasa untuk ikatan kuantum.
Kredit: Robin Dienel/Institusi Sains Carnegie

Menggunakan dua inti galaksi purba yang disebut quasar, objek paling terang di alam semesta, para ilmuwan telah memperolah bukti kuat untuk mengkonfirmasi ikatan kuantum, sebuah konsep yang menyatakan sifat partikel dapat saling terhubung tak peduli seberapa jauh mereka terpisah di alam semesta.

Jika memang valid, maka ikatan kuantum dari sepasang partikel dapat saling terhubung meskipun terpisah miliaran tahun cahaya, termasuk perilaku dari satu partikel akan memengaruhi partikel lainnya. Albert Einstein menggambarkan korelasi antar partikel ini sebagai “spooky action at a distance”. Tahun lalu, para fisikawan dari Massachusetts Institute Technology (MIT), Universitas Wina dan institusi lainnya, telah memberikan bukti kuat ikatan kuantum, dan kali ini tim yang sama telah melangkah lebih jauh untuk mengkonfirmasi bukti serupa.

Para ilmuwan yang ingin membuktikan ikatan kuantum harus dapat menunjukkan korelasi terukur antara partikel yang tidak bisa dijelaskan oleh fisika klasik, menurut sebuah pernyataan dari MIT yang menjelaskan penelitian terbaru. Pada tahun 1960-an, fisikawan John Bell menghitung batas teoretis korelasi di antara partikel yang dapat memiliki ikatan kuantum dan tidak bisa dijelaskan oleh fisika klasik.

Quasar jauh B1608+656 begitu terdistorsi hingga membentuk busur terang karena fenomena pelensaan gravitasi dari dua galaksi di latar depan. Para ilmuwan telah memanfaatkan dua quasar purba yang memancarkan cahayanya miliaran tahun lalu demi bukti ikatan kuantum.
Kredit: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

Tapi, ada celah dalam batas teoritis ini, yaitu pengamatan yang tampaknya berkorelasi dengan partikel, memiliki sebuah penjelasan tersembunyi dalam fisika klasik, kata para peneliti MIT. Salah satu celah yang sedang dikerjakan oleh para ilmuwan dikenal sebagai celah “freedom-of-choice” atau fisika klasik misterius yang memengaruhi pengukuran ikatan partikel. Dengan celah ini, para peneliti mengamati korelasi kuantum saat tidak saling terikat.

Tahun lalu, tim telah mengungkapnya melalui cahaya bintang yang merambat 600 tahun yang lalu. Jika korelasi antar partikel yang mereka amati dapat dijelaskan oleh fisika klasik, maka seharusnya berasal lebih dari 600 tahun yang lalu sebelum cahaya bintang merambat.

Untuk menutup celah ini, tim sekarang menggunakan inti galaksi terang energik atau quasar yang terletak begitu jauh, untuk mengetahui apakah korelasi antar partikel dapat dijelaskan oleh mekanika klasik yang bersumber lebih awal daripada 600 tahun yang lalu. Dengan kata lain, mereka menggunakan hasil studi tahun lalu dan meningkatkannya sebagai bukti lebih lanjut terhadap ikatan kuantum.

Tim memilih dua quasar yang memancarkan cahaya 7,8 miliar dan 12,2 miliar tahun yang lalu. Para peneliti menggunakan cahaya yang bersumber dua kedua quasar purba ini untuk menentukan sudut kemiringan polarizer demi pengukuran orientasi medan listrik setiap foton.

Tim menggunakan teleskop untuk mengukur panjang gelombang ikatan foton di dalam cahaya yang berasal dari quasar. Jika warna cahaya lebih merah dari panjang gelombang referensi, polarizer dimiringkan untuk mengukur foton yang masuk. Jika cahaya lebih biru dari panjang gelombang referensi, polarizer akan miring ke sudut yang berbeda untuk mengukur foton.

Pada studi tahun lalu, tim hanya menggunakan teleskop berukuran kecil, jadi hanya bisa digunakan untuk mengukur cahaya dari bintang yang terletak 600 tahun cahaya, tetapi dengan teleskop yang ukurannya lebih besar dan lebih kuat, sekarang tim dapat mengukur cahaya yang bersumber dari quasar yang jauh lebih tua dan lebih jauh.

Dalam mempelajari ikatan foton quasar purba, tim menemukan korelasi pada lebih dari 30.000 pasang foton. Korelasi ini melampaui batas yang ditetapkan oleh Bell, dan menunjukkan apabila ada penjelasan dari fisika klasik untuk korelasi partikel, maka harus berasal dari sebelum quasar memancarkan cahaya, yaitu miliaran tahun yang lalu.

“Jika memang ada beberapa konspirasi untuk mensimulasikan mekanika kuantum dengan mekanisme yang dapat dijelaskan oleh fisika klasik, maka mekanisme itu seharusnya terjadi, meskipun tidak diketahui kapan, di mana dan bagaimana eksperimen akan terjadi, setidaknya 7,8 miliar tahun lalu,” kata rekan penulis makalah ilmiah fisikawan Alan Guth dari MIT. “Terlihat sangat tidak logis, jadi kami memiliki bukti kuat bahwa mekanika kuantum adalah penjelasan yang paling tepat.”

Melalui temuan ini, “tidak masuk akal” korelasi yang diukur dapat dijelaskan oleh fisika klasik, kata para peneliti. Inilah bukti kuat bahwa mekanika kuantum bertanggung jawab atas korelasi dan ikatan kuantum itu valid, kata mereka.

“Bumi berusia sekitar 4,5 miliar tahun, jadi setiap mekanisme alternatif, yang berbeda dari mekanika kuantum, yang mungkin telah memberikan kita hasil dengan memanfaatkan celah ini, seharusnya sudah ada jauh sebelum planet Bumi eksis, apalagi MIT,” pungkas rekan penulis makalah ilmiah fisikawan David Kaiser dari MIT. “Jadi, kami mendorong penjelasan alternatif kembali ke awal sejarah kosmik.”

Makalah ilmiah yang melaporkan hasil penelitian telah dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters edisi 20/08/18.

Ditulis oleh: Chelsea Gohd, staf penulis www.space.com

Sumber: Ancient Quasars Provide Incredible Evidence for Quantum Entanglement

#terimakasihgoogle