Lima puluh tahun setelah
diajukan, sebuah satelit NASA berharga 760 juta USD (7
triliun rupiah) membuktikan kebenaran teori gravitasi
Einstein, atau relativitas umum, menurut para fisikawan
yang dilaporkan tanggal 4 Mei 2011.
Gravity Probe B mencapai pengukuran yang sesuai
dengan prediksi teoritis dari dua efek relativitas umum,
yang menyatakan kalau gravitasi naik ketika massa
melengkungkan ruang dan waktu. “Einstein bertahan
hidup!” kata Francis Everitt, seorang fisikawan di
Universitas Stanford di Palo Alto, Kalifornia, yang
melaporkan hasilnya dalam konferensi pers di markas
besar NASA di Washington, D.C.
Peneliti lain menyambut hasil ini dengan tepuk tangan
biasa. Gravity Probe B cukup presisi untuk mencapai
pengukuran kuncinya. Namun fakta ini sudah diketahui
6 tahun lalu, ketika dua fisikawan membuat pengukuran
yang sama dengan data dari satelit yang jauh lebih
murah. “Saya memuji tim Gravity Probe B atas hasilnya,
karena Gravity Probe B merupakan eksperimen yang
sangat sulit dan indah,” kata Ignazio Ciufolini, seorang
fisikawan dari Universitas Salento di Lecce, Italia yang
membuat pengukuran yang lebih awal.
Setelah berpuluh tahun pengembangan, Gravity Probe B
mengelilingi Bumi dari kutub ke kutub selama 17 bulan
sejak 20 April 2004 dan menggunakan giroskop untuk
mengukur dua aspek relativitas umum. Pertama, efek
geodetik, muncul karena massa Bumi menciptakan
semacam tonjolan dalam ruang waktu yang mengganggu
aturanumum geometri. Hasilnya, keliling lingkaran
mengelilingi Bumi harus sedikit lebih pendek daripada
nilai Euklid yaitu 2pi (2?) kali radius lingkaran. Gravity
Probe B mengukur pengurangan 2,8 centimeter yang
diprediksikan pada orbit 40 ribu kilometernya pada
ketelitian hingga 0.25%.
Satelit ini juga mengkonfirmasi efek penyeretan
bingkai, dimana Bumi yang berotasi memuntirkan
ruang waktu disekitarnya. Seolah Bumi yang berputar
dicelupkan ke dalam madu, kata Everitt. “Ketika ia
berputar, Bumi akan menyeret madu bersamanya,”
katanya. “Begitu juga, Bumi menyeret ruang waktu
disekitarnya.” Gravity Probe B membenarkan efek
penggeseran bingkai, yang kurang dari 1/10 kali yang
dinyatakan oleh efek geodetis, hingga ketelitian 19%.
Masih, itu jauh sekali dari apa yang diharapkan para
ilmuan. Untuk mengukur kedua efek, Gravity Probe B
melacak gerakan empat giroskop, membandingkan
pembarisan sumbu-sumbu rotasinya dengan arah pada
sebuah bintang referensi. Pada orbit kutub satelit ini,
efek geodetik menyebabkan sumbu giroskop menyimpang
sedikit pada arah utara-selatan, sementara efek
penyeretan bingkai menggesernya ke timur-barat.
Berputar dengan 5 ribu putaran per menit, giroskop
tersebut merupakan kecanggihan rekayasa – hampir
berupa bola quartz sempurna berukuran bola ping-pong
ditutupi dengan niobium superkonduktor untuk
menghasilkan medan magnet sepanjang sumbunya.
Dengan ini, para peneliti mampu mengukur penggeseran
bingkai hingga ketelitian 1%.
Namun ketidaksempurnaan elektrostatis pada giroskop
merusak rencana tersebut. Secara mekanis, bola ini
adalah benda terbulat yang pernah dibuat
manusia, jelas Everitt. Jika satu diperbesar hingga
seukuran Bumi, tonjolan terbesarnya hanya akan setinggi
3meter. Walau begitu, muatan yang terjebak dalam
niobium membuat giroskop tidak bulat secara listrik;
sebuah peta berukuran Bumi dari lansekap tegangan
bola ini akan membentuk tonjolan setinggi gunung
Everest. Interaksi antara ketidak sempurnaan tersebut
dan yang ada dalam wadah giroskop itu sendiri
menciptakan gangguan kecil, dan untuk mencapai
ketelitian final, para peneliti menghabiskan waktu 5
tahun untuk memikirkan cara memperbaikinya.
Beberapa ilmuan lain tidak yakin seberapa besar mereka
harus mempercayai koreksi ini. Lima tahun lalu,
Ciufolini mencatat, para peneliti Gravity Probe B
melaporkan ketidakpastian lebih dari 10 kali lebih
besar. Koreksi kesalahan sistemik sedemikian besar
adalah hal yang sulit, katanya: “Saya tidak tahu
detilnya, namun tampaknya sangat sulit untuk
menyingkirkan lebih dari 90% kesalahan sistemik.”
Pengukuran sebelumnya juga menantang hasil terbaru
ini. Tahun 2004, Cifuolini dan Erricos Pavlis dari
Universitas Maryland, Baltimore County, mengukur
penyeretan bingkai dengan melacak orbit satelit LAGEOS
danLAGEOS II, reflektor sederhana yang diluncurkan
tahun 1976 dan 1992 dan digunakan umumnya untuk
mengawasi gerakan permukaan Bumi. Dengan
pengawasan sangat hati-hati bagaimana bidang orbit
satelit membelok atau terpresesi, mereka mengukur efek
ini hingga ketelitian 10%, lebih baik dari yang dilakukan
timpeneliti Gravity Probe B. “Mereka hanya
membenarkan hasil pengukuran Ciufolini saja,” kata
Robert O’Connell, seorang fisikawan teoritis dari
Louisiana State University di Baton Rouge. “Jadi saya
rasa konferensi pers NASA terlalu berlebihan.”
Pada akhirnya, nilai sebenarnya Gravity Probe B lebih
dari sekedar eksperimen ini, kata Everitt kepada Science.
“Elemen berharganya adalah tantangan desain satelit
ini.” Ia mengatakan bahwa 100 mahasiswa pasca sarjana
meraih gelar Ph.D karena bekerja dalam eksperimen ini.
Walau begitu, ilmuan lain tidak antusias, “Ini
menghabiskan 760 juta USD uang pemerintah,” kata
O’Connell. “Dan bagi saya ia terlalu banyak dan diatur
dengan buruk oleh dinas pemerintah yang terlibat.”
Sumber
Adrian Cho. 4 Mei 2011. At Long Last, Gravity Probe B
Satellite Proves Einstein Right. ScienceNOW.
Referensi lanjut
Charles Seife. Swiveling Satellites See Earth’s
Relativistic Wake. Science 22 October 2004: Vol. 306 no.
5696 p. 592
Tidak ada komentar:
Posting Komentar