EraAIdailyNews, 21 September 2026 — Seorang fisikawan di National Institute of Standards and Technology (NIST) menghabiskan sebagian besar satu dekade sebelumnya untuk mengukur konstanta gravitasi universal, yang dikenal para fisikawan sebagai G besar. Angka yang menentukan kekuatan tarikan gravitasi di seluruh alam semesta itu disegel di dalam sebuah amplop yang baru dibuka setelah sepuluh tahun.
Angka di dalam amplop itu adalah kunci untuk mengurai data eksperimennya dan mengungkap apa yang telah diukur timnya. Hasil baru tersebut ternyata berbeda secara tak terduga dari hasil terkemuka lain, sehingga memperdalam teka-teki fisika yang sudah berusia 225 tahun. Stephan Schlamminger, fisikawan senior NIST, mengakui bahwa setiap pengukuran penting karena kebenaran itu sendiri yang dicari, terlepas dari apakah angkanya cocok dengan harapan atau tidak.
Gravitasi termasuk gaya yang paling akrab dalam kehidupan sehari-hari. Gaya ini menjaga manusia tetap berpijak di Bumi, mengarahkan planet mengelilingi Matahari, membantu bintang berkumpul menjadi galaksi, dan berperan penting membentuk jaring kosmik raksasa berisi gugus galaksi yang membentang di alam semesta. Meski begitu, para ilmuwan belum mengetahui kekuatan dasarnya dengan presisi yang sudah mereka capai untuk gaya dasar alam lainnya. Selama lebih dari 225 tahun, sejak sekitar satu abad setelah Isaac Newton memperkenalkan hukum gravitasi universalnya, konstanta gravitasi tetap lebih sedikit diketahui dibanding konstanta sebanding pada tiga gaya dasar lain: elektromagnetisme, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah.
Sebagian persoalannya ternyata sederhana, yaitu gravitasi sangat lemah. Sebuah magnet seukuran kepala jarum dapat mengangkat klip kertas melawan tarikan gravitasi seluruh Bumi, sehingga gaya elektromagnetiknya dengan mudah mengalahkan gravitasi. Tantangan menjadi lebih besar di laboratorium karena ilmuwan tidak bisa memindahkan planet untuk eksperimen terkendali. Mereka harus mengukur tarikan gravitasi antara benda jauh lebih kecil yang dapat ditimbang dan diposisikan presisi, padahal massa uji itu sekitar 500 miliar triliun kali lebih kecil daripada Bumi. Akibatnya, gaya gravitasi yang berusaha dideteksi para peneliti sangat tipis sekali.
Untuk mengurangi bias tak sadar, Schlamminger merancang eksperimen buta. Dia meminta rekan kerja, Patrick Abbott, mengacak sebagian data dengan mengurangkan angka rahasia dari berat massa yang diukur teliti. Hanya Abbott yang mengetahui angka itu, sehingga Schlamminger bisa menganalisis data tanpa tahu nilai G besar yang dihasilkan timnya. Koreksi untuk memulihkan jawaban asli disimpan dalam amplop tertutup. Namun, momen pembukaan sempat ditunda karena tim menyadari belum sepenuhnya memperhitungkan efek tekanan udara yang halus — gangguan kecil yang berarti besar dalam eksperimen sepeka ini.
Pada pukul 15.00 tanggal 11 Juli 2024, Schlamminger dijadwalkan mempresentasikan hasil di Konferensi Tahunan Pengukuran Elektromagnet Presisi di Aurora, Colorado. Ketegangan terasa; ia melewatkan sesi pagi untuk secara mental menelusuri kembali setiap sumber galat potensial, dari variasi suhu hingga tekanan. "Saya benar-benar telah menitipi setiap i dan menyalin setiap t dalam eksperimen ini," ucapnya. Saat presentasi siang, angka rahasia akhirnya diungkap. Agar hasil sesuai dugaan, koreksi Abbott harus besar dan negatif. Namun koreksi itu ternyata terlalu besar. Setelah data buta dikembalikan, pengukuran NIST tidak sepakat dengan hasil Prancis.
Usai dua tahun analisis rinci, Schlamminger dan kolaborator melaporkan pengukuran mereka di jurnal Metrologia. Nilai G yang mereka peroleh: 6,67387 × 10-11 meter3/kilogram/detik2. Angka itu 0,0235% lebih rendah dari nilai eksperimen BIPM (Biro Internasional Ukuran dan Timbangan) di Sèvres, Prancis, tahun 2007. Dalam kehidupan sehari-hari, selisih sekecil itu tak berarti — tidak mengubah bacaan timbangan kamar mandi, tidak mempengaruhi berapa selai kacang untuk botol 16 ons. Namun bagi fisika fundamental, diskrepansi itu signifikan. Konstanta fundamental lain diketahui hingga enam digit signifikan atau lebih; G besar tetap tertinggal jauh di belakang.
Sejarah memberikan alasan untuk memperhatikan ketidaksejajaran tipis. Beberapa kali, ketidaksesuaian kecil antara pengukuran dan prediksi justru mengungkapkan bahwa ilmuwan melewatkan sesuatu yang fundamental tentang cara alam bekerja. Itu tidak berarti perselisihan soal G besar menunjuk fisika baru. Galat eksperimen tetap penjelasan paling mungkin. Namun ketidakmampuan eksperimen presisi untuk konvergen ke nilai yang sama menjaga misteri ini tetap hidup.
Teknik yang dipakai BIPM dan NIST berakar lebih dari dua abad. Keduanya mengandalkan neraca torsi, instrumen yang mendeteksi gaya sangat kecil dengan mengukur seberapa banyak benang tipis tergantung berputar. Konsep dasar bermula dari eksperimen terkenal Henry Cavendish tahun 1798. Cavendish menempatkan dua bola timbal di ujung balok kayu yang digantung horizontal dari tengahnya oleh kawat tipis. Ia lalu memposisikan dua massa jauh lebih berat di dekatnya. Massa berat itu menarik bola timbal kecil secara gravitasi, memutar balok tergantung. Saat balok berputar, kawat berputar hingga resistensinya menyeimbangkan tarikan gravitasi. Dengan mengukur gerakan kecil balok menggunakan cermin dan penunjuk cahaya, Cavendish menentukan interaksi gravitasi massa-massa itu dan memperoleh informasi yang berkaitan dengan G besar.
Lebih dari 200 tahun kemudian, prinsip dasar itu tetap berguna, meski peralatan jauh lebih canggih. Eksperimen BIPM dan NIST menggunakan delapan massa silinder logam. Empat silinder besar diposisikan di karusel berputar dalam konfigurasi menyerupai empat penyangga lilin pada kandeil kuno. Empat massa kecil berada di dalam karusel pada cakram yang digantung dari pita tembaga-berilium setebal rambut manusia. Gravitasi antara massa luar dan dalam memutar neraca torsi tergantung, memutar pita logam tipis itu. Dengan mengukur gerakan dan torsi gravitasi terkait secara presisi, peneliti menghitung satu nilai G.
Dalam seri pengukuran lain, ilmuwan meletakkan elektroda di samping massa dalam dan mengalirkan tegangan listrik. Gaya elektrostatis yang dihasilkan menghasilkan torsi berlawanan arah dengan torsi gravitasi. Tegangan disesuaikan hingga efek elektrostatis persis menyeimbangkan efek gravitasi, mencegah neraca torsi berputar. Karena tegangan yang dibutuhkan untuk keseimbangan itu bisa diukur dengan presisi luar biasa, cara ini memberikan jalur independen lain untuk menghitung G besar. Mereka juga ingin tahu apakah bahan massa eksperimen memengaruhi hasil. Pengukuran pertama menggunakan massa tembaga, lalu diulang dengan safir. Hasil itu menghilangkan satu kemungkinan penyebab diskrepansi, tapi tidak memecahkan misteri besarnya.
Sepuluh tahun kerja keras membuat eksperimen NIST menjadi titik data penting lagi dalam usaha berkelanjutan ilmuwan menentukan nilai sebenarnya G besar. "Saya akan menyerahkan tantangan ini ke generasi ilmuwan yang lebih muda," kata Schlamminger setelah menumpangkan tahun-tahun untuk masalah ini. Fisikawan juga menggunakan g kecil, tapi kedua kuantitas itu menggambarkan hal yang sangat berbeda.
Sumber: ScienceDaily, September 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar