Gravitasi kuantum adalah istilah keseluruhan untuk teori yang berusaha menyatukan gravitasi dengan yang lain kekuatan fundamental fisika (yang sudah dipersatukan bersama). Ini umumnya menempatkan entitas teoretis, sebuah graviton, yang merupakan partikel virtual yang memediasi gaya gravitasi. Inilah yang membedakan gravitasi kuantum dari teori medan terpadu lainnya - meskipun, dalam keadilan, beberapa teori yang biasanya diklasifikasikan sebagai gravitasi kuantum tidak selalu memerlukan graviton.
Apa itu Graviton?
Model standar mekanika kuantum (dikembangkan antara 1970 dan 1973) mendalilkan bahwa tiga lainnya kekuatan fundamental fisika dimediasi oleh boson virtual. Foton memediasi gaya elektromagnetik, boson W dan Z memediasi gaya nuklir lemah, dan lem (seperti quark) menengahi kekuatan nuklir yang kuat.
Graviton, oleh karena itu, akan memediasi gaya gravitasi. Jika ditemukan, graviton diharapkan tidak bermassa (karena ia bekerja secara instan pada jarak yang jauh) dan memiliki putaran 2 (karena gravitasi adalah medan tensor peringkat kedua).
Apakah Gravitasi Quantum Terbukti?
Masalah utama dalam percobaan eksperimental teori gravitasi kuantum adalah bahwa tingkat energi yang diperlukan untuk mengamati dugaan tidak dapat dicapai dalam percobaan laboratorium saat ini.
Bahkan secara teoritis, gravitasi quantum mengalami masalah serius. Gravitasi saat ini dijelaskan melalui teori relativitas umum, yang membuat asumsi yang sangat berbeda tentang alam semesta pada skala makroskopik dari yang dibuat oleh mekanika kuantum pada skala mikroskopis.
Upaya untuk menggabungkan mereka umumnya mengalami "masalah renormalisasi," di mana jumlah semua kekuatan tidak membatalkan dan menghasilkan nilai yang tak terbatas. Dalam elektrodinamika kuantum, ini terjadi sesekali, tetapi orang dapat merenormalisasi matematika untuk menghilangkan masalah ini. Renormalisasi semacam itu tidak bekerja dalam penafsiran quantum gravitasi.
Asumsi gravitasi kuantum pada umumnya bahwa teori seperti itu akan terbukti sederhana dan elegan, sehingga banyak fisikawan berusaha untuk bekerja mundur, meramalkan teori yang mereka rasakan mungkin menjelaskan simetri yang diamati dalam fisika saat ini dan kemudian melihat apakah teori-teori itu bekerja.
Beberapa teori medan terpadu yang digolongkan sebagai teori gravitasi kuantum meliputi:
- Teori string / teori Superstring / teori-M
- Supergravitasi
- Lingkari gravitasi quantum
- Teori twistor
- Geometri nonkomutatif
- Gravitasi kuantum Euclidean
- Persamaan Wheeler-deWitt
Tentu saja, sangat mungkin bahwa jika gravitasi kuantum memang ada, itu tidak akan sederhana atau elegan, dalam hal ini upaya-upaya ini didekati dengan asumsi yang salah dan, kemungkinan besar akan terjadi tidak akurat. Hanya waktu dan eksperimen yang akan menjawab dengan pasti.
Mungkin juga, seperti yang diprediksi oleh beberapa teori di atas, bahwa pemahaman tentang gravitasi kuantum tidak akan terjadi hanya mengkonsolidasikan teori-teori, tetapi lebih suka memperkenalkan pemahaman baru yang fundamental tentang ruang dan waktu.
Diedit oleh Anne Marie Helmenstine, Ph. D.