كونوا انصــــار اللــــــــه: 6.21 Radiasi Latar Belakang Kosmik

Radiasi Latar Belakang Kosmik

Kita sekarang sudah mengetahui bahawa hidrogen telah wujud dari awal alam ini dan merupakan elemen paling ringan.Kita juga mengetahui galasi-galaksi bergerak menjauhi antara satu sama lain pada kelajuan yang meningkat, yang menunjukkan alam ini (jirim dan tenaga) sentiasa berkembang dan menyejuk. Ini telah disahkan untuk kita dengan penemuan radiasi latar belakang kosmik (latar belakang gelombang mikro kosmik) yang wujud pada semua bahagian alam pada kurang lebih 2.73 darjah Kelvin. Radiasi ini boleh diukur dari semua arah alam ini.Kewujudannya telah diramalkan oleh ahli fizik George Gamow. Suhunya telah dianggarkan secara teori pada 5 K, sebelum diukur dengan ketepatan tinggi di mana telah ditunjukkan bahawa anggaran para saintis (5 K) adalah sangat hampir dengan suhu radiasi latar belakang foton (2.73 K).

Kewujudan radiasi ini - atau foton - pada suhu ini menunjukkan ia adalah kesan lebihan yang tinggal dari zaman sebelumnya, di mana alam ini lebih kecil, hangat, dan penuh dengan radiasi atau foton, kerana semakin alam ini berkembang, maka gelombang foton akan menjadi lebih panjang, dan frekuensi serta suhu mereka akan menjadi lebih rendah. Tenaga foton adalah berlawanan kadarnya dengan panjang gelombangnya.

Dapat disahkan dengan tepat melalui radiasi latar belakang kosmik bahawa foton mempunyai lebih banyak tenaga di masa silam, dan akibatnya, alam ini lebih hangat dan kecil. Ini dilaksanakan melalui pengukuran tenaga foton-foton ini atau suhu radiasi latar belakang kosmik pada suatu tempoh waktu sebelum sekarang. Pengukuran ini berkemungkinan kerana kita tahu foton bergerak pada kelajuan cahaya, jadi foton yang telah sampai kepada kita, tiba lewat dalam masanya bergantung kepada berapa jauh dari kita peristiwa itu terjadi. Jika kita mengandaikan kita sedang memerhatikan sebuah galaksi yang berada X tahun dari kita, ini bermakna kita sedang melihat dan memerhatikan peristiwa yang terjadi X tahun yang lalu. Oleh itu jika kita boleh meneliti tenaga foton, atau radiasi latar belakang kosmik pada galaksi tersebut, dan didapati ia lebih tinggi dari suhu radiasi latar belakang di sekeliling kita (yang kita ketahui suhunya 2.73 K), maka kita akan mengetahui alam ini lebih hangat dan kecil pada waktu silam, lalu mengesahkan kesahihan model piawai pada tahap ilmu yang tinggi. Malah, ini berkemungkinan dengan kewujudan termometer kosmik, sianogen, yang melaluinya kita boleh menentukan suhu radiasi latar belakang pada galaksi yang jauh, iaitu suhu radiasi latar belakang kosmik, atau tenaga foton, sebelum masa sekarang. Inilah caranya bagaimana saintis memilih model piawai atau teori dentuman besar.

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 494

Namun mengapa sesiapa perlu menerima tafsiran ini? Atas alasan yang baik. Foton mengambil masa untuk sampai kepada kita dari bahagian kosmos yang jauh, maka hakikatnya, kita sedang melihat ke masa silam setiap kali kita melihat ke arah langit. Ini bermakna, jika suatu penduduk galaksi yang jauh mengukur suhu radiasi latar belakang kosmik lama sebelum kita bisa berbuat demikian, maka mereka akan mendapati suhunya jauh lebih besar dari 2.73 darjah Kelvin kerana mereka mendiami alam yang lebih muda, kecil dan panas berbanding hari ini.

Bolehkah dakwaan berani ini diuji? Ya. Nampaknya bahan karbon dan nitrogen yang disebut sebagai sianogen - terkenal kepada mereka yang dituduh sebagai pembunuh sebagai bahan aktif untuk gas yang digunakan oleh penghukum mati mereka - akan menjadi teransang apabila didedahkan kepada gelombang mikro. Jika gelombang mikro itu lebih hangat dari RLK (Radiasi Latarbelakang Kosmik) kita, ia akan meransang molekul tersebut dengan lebih efektif dari gelombang mikro kita. Maka bahan sianogen tersebut akan bertindak sebagai termometer kosmik. Apabila kita memerhatikan mereka pada galaksi yang lebih jauh dan lebih muda, sianogen tersebut akan menunjukkan mereka berada di dalam latar belakang kosmik yang lebih hangat dari sianogen di dalam galaksi kita. Dengan kata lain, galaksi tersebut akan menjalani hidup yang lebih menarik dari kita. Dan memang benar begitu.

Spektrum sianogen pada galaksi yang jauh menunjukkan ia mempunyai suhu yang kita jangkakan untuk usia kosmik yang lebih muda.

Perkara ini tidak boleh diada-adakan.

RLK telah memberi lebih banyak manfaat kepada ahli astofizik berbanding sekadar memberikan bukti kukuh kewujudan alam yang panas di awal kewujudannya dan seterusnya memberi bukti kukuh untuk model dentuman besar. Nampaknya perincian foton yang terdiri dalam RLK mempunyai banyak sekali makluman berkenaan kosmos sebelum dan selepas alam ini menjadi lut sinar. Kami mendapati, sehingga waktu tersebut, iaitu lebih kurang 380,000 tahun setelah dentuman besar, alam ini berada dalam keadaan legap dan anda tidak akan dapat memerhatikan jirim terbentuk. Anda tidak akan dapat melihat di mana kelompok galaksi mula membentuk. Sebelum sesiapa, di mana sahaja mereka berada, dapat melihat pembentukan ini, foton perlu mempunyai kemampuan untuk bergerak tanpa halangan, ke serata alam. Apabila waktunya tepat, setiap foton akan memulakan perjalanan merentasi kosmos sehingga ia berlanggar dengan setiap elektron yang berada di hadapannya. Apabila semakin banyak foton melepaskan diri tanpa dipantulkan semula oleh elektron (akibat elektron yang bergabung dengan nuklei untuk membentuk atom), ia telah membentuk cangkerang berkembang foton yang disebutkan oleh ahli astrofizik sebagai “permukaan serakan terakhir”. Cangkerang itu, yang terbentuk dalam tempoh kira-kira seratus ribu tahun, menandakan

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 495

zaman di mana hampir semua atom dalam kosmos terbentuk.

Pada waktu itu, jirim di kawasan besar alam semesta sudah mula bergabung. Apabila jirim bertambah, graviti juga akan menjadi lebih kuat, membolehkan lebih banyak jirim untuk berkumpul. Kawasan yang banyak jirim tersebut menjadi benih untuk pembentukan superkluster galaksi, sementara kawasan lain kekal kosong secara relatif. Foton terakhir yang berserakan setelah berlanggar dengan elektron di kawasan yang bersatu akan berkembang dengan cara berbeza, mereka mempunyai spektrum yang lebih sejuk akibat dari medan graviti yang semakin menguat, yang turut memakan tenaga mereka.

Sememangnya RLK menunjukkan tempat yang lebih panas sedikit atau lebih sejuk sedikit dari purata, biasanya dengan kira-kira seratus ribu darjah. Tempat yang panas dan sejuk ini menandakan struktur terawal di dalam kosmos, penggumpalan pertama jirim. Kita mengetahui bagaimana bentuk jirim di hari ini kerana kita melihat galaksi, kelompok galaksi dan superkluster galaksi. Untuk mengetahui bagaimana sistem ini terwujud, kita mengkaji radiasi latar belakang kosmik, sebuah peninggalan masa silam jauh yang mengkagumkan, masih memenuhi keseluruhan alam ini. Mengkaji corak pada RBK boleh diibaratkan sebagai frenologi^{^[a]} kosmik: kita boleh mengkaji bonggolan “tengkorak” alam yang muda dan darinya, menyimpulkan tingkahlaku bukan sahaja alam yang “bayi”, malah yang dewasa.

Dengan menambah pemerhatian alam tempatan dan jauh, ahli astronomi dapat menentukan pelbagai sifat kosmik dari RBK. Sebagai contoh, dengan membandingkan saiz dan suhu tempat-tempat yang lebih hangat dan sejuk, kita boleh menyimpulkan kekuatan graviti pada alam yang muda, dan seterusnya, betapa cepat jirim berkumpul. Dari situ, kita dapat merumuskan jumlah jirim biasa, jirim gelap dan tenaga gelap di dalam alam ini (peratusannya adalah 4, 23 dan 73). Dari situ, adalah mudah untuk menentukan samada alam ini akan berkembang selamanya, atau ia akan menjadi perlahan atau semakin pantas apabila masa berlalu.

Jirim biasa adalah jirim yang membentuk semua orang. Ia mengerahkan graviti dan dapat menyerap, memancarkan dan berinteraksi dengan cahaya. Jirim gelap, seperti yang kita akan lihat dalam Bab 4, adalah suatu bahan yang tidak diketahui sifatnya yang menghasilkan graviti anmun tidak berinteraksi dengan cahaya dalam cara yang kita ketahui. Dan tenaga gelap, seperti yang akan kita lihat dalam Bab 5, akan mempercepatkan pecutan perkembangan kosmik, memaksa alam ini untuk berkembang dengan lebih pantas dari biasa. Ujian frenologi kini mengatakan ahli kosmologi memahami bagaimana alam bersikap

_____________________________

[a] Pent: Frenologi: Kajian tengkorak untuk mengenalpasti ciri-ciri akal.

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 496

pada waktu awalnya, namun kebanyakan alam, samada yang lepas atau sekarang, terdiri dari perkara yang mereka tidak ketahui sama sekali.

Tanpa mengira kejahilan kita, hari ini, kosmologi mempunyai asas yang kuat. RLK membawa kesan sebuah portal yang semua dari kita pernah melaluinya.^[1]

Model piawai (teori dentuman besar) telah diterima secara meluas. Kita dapat menyebutkan bahawa model pegun (atau teori keadaan-tetap) oleh Fred Hoyle tidak lagi berada di dalam pertimbangan saintifik. Kesahihan model piawai telah dibuktikan dengan keilmuan saintifik berdarjat tinggi, serta hakikat bahawa semakin kita kembali kepada sejarah alam ini, maka alam ini menjadi semakin tumpat, kecil dan hangat. Semakin alam (jirim dan tenaga) ini meluas, maka semakin panjang gelombang foton tersebut dan semakin rendah tenaga dan suhunya. Begitulah juga sebaliknya.

Pemerhatian pada tahun 1974 ke atas penyerapan oleh keadaan putaran kedua bagi sianogen antara bintang, telah menghasilkan intensiti radiasi pada panjang gelombang 0.132 sentimeter, bersamaan suhu 3 darjah Kelvin. Walau bagaimanapun, pemerhatian sedemikian setakat ini hanya menetapkan had atas ketumpatan tenaga radiasi pada panjang gelombang lebih pendek daripada 0.1 sentimeter. Hasilnya sangat menggalakkan kerana ia menunjukkan ketumpatan tenaga radiasi tidak menurun secara mendadak pada panjang gelombang lebih kurang 0.1 sentimeter, seperti yang dijangkakan jika ini adalah radiasi jasad gelap. Bagaimanapun had atasan ini tidak membenarkan kita mengesahkan ia adalah radiasi jasad gelap yang sebenar, atau untuk menentukan suhu radiasi yang tepat.

Masalah ini baru dapat diselesaikan dengan mengangkat penerima inframerah di atas atmosfera bumi, samada dengan belon atau sebuah roket. Eksperiman ini sangat sukar dan pada awalnya tidak memberi hasil yang konsisten, dan berselang seli memberi galakan kepada mengikut aliran kosmologi standard mahupun penentangnya. Kumpulan roket Cornell mendapati lebih banyak radiasi pada gelombang pendek dari apa yang dijangkakan dari pengagihan jasad gelap Planck,

________________

[1] Sumber (Tyson dan Smith - Permulaan): ms 46 49

Dr.. Neil Tyson (1958) ahli fizik dan astronomi Amerika.

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 497

sementara belon kumpulan M.I.T mendapat keputusan yang secara kasar konsisten dengan apa yang dijangkakan dari radiasi jasad gelap. Kedua-dua kumpulan meneruskan kajian mereka, dan pada tahun 1972, kedua kumpulan melaporkan keputusan yang menunjukkan sebuah pengagihan jasad gelap dengan suhu yang mendekat 3° K. Pada tahun 1976, kumpulan belon Berkeley mengesahkan ketumpatan tenaga radiasi terus menurun untuk panjang gelombang pendek pada julat 0.25 sentimeter kepada 0.06 sentimeter, dengan cara yang dijangkakan untuk suhi antara 0.1° K dari 3° K. Kini isu ini nampaknya telah selesai bahawa radiasi latar belakang kosmik adalah radiasi jasad gelap, dengan suhu yang mendekati 3° K.^[1]

Apa yang tinggal adalah potensi untuk model baru untuk muncul, atau sebuah versi yang disemak semula untuk model lama yang menjelaskan alam ini. Menurut ahli fizik, ini bukanlah mustahil.

“Versi asal kosmologi keadaan-tetap nampaknya telah dibatalkan oleh pelbagai pemerhatian astronomi, yang paling ketara adalah penemuan radiasi gelombang mikro pada tahun 1964 yang merupakan tinggalan dari zaman ketika alam ini lebih panas dan tumpat. Tidak mustahil bahawa idea berkenaan keadaan-tetap akan dihidupkan semula pada skala yang lebih besar, dalam teori kosmologi masa hadapan di mana perkembangan alam sekarang ini rupanya hanyalah pembuaian di dalam sebuah alam yang abadi namun saling berflaktuasi, yang mana secara puratanya, sama sahaja. Wujud juga jalan yang lebih halus yang mana keadaan awal mungkin dapat dirumuskan dari hukum terakhir. James Hartle dan Stephen Hawking telah mencadangkan satu cara gabungan antara fizik dan sejarah ini mungkin akan ditemui di dalam aplikasi mekanik kuantum ke atas keseluruhan alam. Kosmologi kuantum adalah perkara yang sangat kontroversi di kalangan ahli teori; masalah konsep dan matematiknya sangat sukar, dan nampaknya, kita tidak bergerak ke arah penyelesaian yang jelas.^[2]

___________________________

[1] Sumber (Weinberg - Tiga minit pertama kehidupan alam semesta): ms 82 83

[2] Sumber (Weinberg - Dreams of the Final Theory): ms 39