Ilmuwan

Sir Roger Penrose: Penemuan Inovatif Lebih Dari Layak Untuk Hadiah Nobel

Sir Roger Penrose: Penemuan Inovatif Lebih Dari Layak Untuk Hadiah Nobel, Bulan lalu Sir Roger Penrose diumumkan sebagai pemenang bersama Hadiah Nobel Fisika 2020. Sir Roger Penrose sebelumnya memegang jabatan Profesor tamu di Center for Research in String Theory (CRST) di Queen Mary University of London. Dalam blog ini, Profesor David Berman dan Profesor Malcolm Perry dari CRST membahas beberapa ide revolusioner Penrose dan bagaimana mereka memiliki dan terus membentuk bidang fisika partikel.

Menurut thebigvantheory.com Pada tahun 1915 teori relativitas umum Einstein pertama kali menyatukan konsep ruang dan waktu dengan fenomena gravitasi. Awalnya itu cukup sukses, membantu menjelaskan penyimpangan yang diamati dalam orbit Merkurius di sekitar Matahari dan memprediksi pembelokan cahaya bintang yang lewat dekat dengan Matahari, yang terkenal pertama kali diamati oleh Eddington selama gerhana total.

Tapi begitu pencapaian awal ini menjadi mapan, studi relativitas umum tetap relatif tak tersentuh. Ada dua alasan alasan utama untuk ini; pertama itu dianggap eksperimental tidak dapat diakses dan kedua, matematis itu sangat rumit yang membuat menguasai subjek proposisi yang sangat menakutkan.

Namun, perlahan sikap mulai berubah. Selama tahun 1920-an teori relativitas umum berhasil diterapkan untuk memodelkan alam semesta secara keseluruhan, meskipun penelitian ini cukup kontroversial. Dan tepat sebelum Perang Dunia II, itu kembali digunakan dalam eksplorasi keruntuhan gravitasi – titik akhir kehidupan bintang – yang dapat mengakibatkan pembentukan lubang hitam.

Pada akhir 1950-an, setelah perang berakhir kemudian menjadi area penelitian yang aktif dan selama kebangkitan inilah Sir Roger Penrose mulai menerapkan ide-ide matematika modern untuk relativitas umum dengan hasil yang spektakuler.

Ide – ide revolusioner

Pada saat ini, komunitas peneliti mulai menunjukkan minat pada tiga isu utama yang merevolusi gambaran kita tentang ruang, waktu dan gravitasi; radiasi gravitasi, keruntuhan gravitasi materi untuk membentuk lubang hitam dan terakhir, pemodelan alam semesta. Sir Roger Penrose menjadi pemimpin di ketiga bidang ini, memberikan kontribusi besar yang sepenuhnya mengubah gagasan kita tentang dunia fisik.

Pertama, Penrose menggunakan pemintal – awalnya ditemukan pada tahun 1919 – untuk merumuskan kembali relativitas umum, yang membuat banyak perhitungan rumit yang sebelumnya menjadi relatif sederhana. Dengan menggunakan metode ini, ia mengembangkan pemahaman kita tentang radiasi gravitasi hingga seperti sekarang ini.

Selanjutnya, beberapa ide ini juga memungkinkan kita untuk memahami rangkaian peristiwa dalam ruang-waktu dan hubungan antara peristiwa-peristiwa ini, yang dikenal sebagai struktur kausal. Tanpa kontribusinya, pemahaman kita saat ini tentang lubang hitam tidak mungkin. Dia juga menemukan proses Penrose, metode tak terduga untuk mengekstrak energi dari lubang hitam yang berputar, yang pada akhirnya berkontribusi pada pemahaman kita tentang bagaimana quasar yang sangat terang ditenagai.

Mungkin penemuannya yang paling spektakuler dan revolusioner adalah teorema singularitas pertama dalam relativitas umum. Singularitas ruangwaktu, yang dianggap sebagai batas ruangwaktu, telah dikenal sejak teori relativitas umum Einstein pertama kali dikembangkan.

Awalnya singularitas dianggap artefak penyederhanaan yang dibuat untuk teori rumit Einstein daripada menjadi sesuatu yang nyata secara fisik. Namun Penrose membuktikan bahwa jika materi yang cukup terkumpul untuk membentuk lubang hitam, singularitas ruang-waktu tak terelakkan. Teorema singularitas pertamanya adalah revolusioner, membuktikan bahwa relativitas umum adalah teori yang tidak lengkap.

Baca Juga : Organisasi Multiscale Genome Membuat Seminar Bulanan

Untuk mengikuti teorema singularitas, ia mengusulkan hipotesis sensor kosmik. Hipotesis sensor kosmik belum terbukti dan tetap menjadi tantangan besar. Idenya adalah bahwa singularitas apa pun yang terkait dengan lubang hitam akan disembunyikan dari pandangan orang-orang di luar lubang hitam. Anda akan mencapai singularitas hanya jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam.

Jika hipotesis sensor kosmik benar, maka singularitas ruang-waktu tidak perlu terlalu mengganggu kita selama kita tidak jatuh ke dalam lubang hitam. Kemudian, Penrose bekerja dengan Stephen Hawking yang terkenal untuk menggeneralisasi teorema ini ke situasi yang lebih luas. Mungkin teorema singularitas baru yang paling jauh jangkauannya adalah bukti bahwa di alam semesta yang mengembang pasti ada singularitas di masa lalu, singularitas big bang.

Koneksi ke Ratu Mary

Kontribusi besar Penrose untuk studi relativitas umum tidak luput dari perhatian. Dia telah dianugerahi gelar kebangsawanan, diangkat ke Order of Merit, terpilih ke Royal Society, dan dianugerahi beberapa medali dari masyarakat bergengsi di seluruh bidang ilmiah. Karyanya masih dipelajari oleh siswa di seluruh dunia, dan dalam setiap kursus relativitas umum, siswa akan belajar tentang diagram Penrose, representasi grafisnya tentang hubungan kausal ruangwaktu.

Salah satu dari banyak penemuannya yang terkenal, teori twistor, adalah yang menghubungkannya dengan Ratu Mary. Teori ini pertama kali dikembangkan pada akhir 1960-an, tetapi membutuhkan waktu hampir 40 tahun untuk memasuki arus utama penelitian fisika.

Sejak 2004 twistor Penrose telah menyebabkan kemajuan besar dalam pemahaman kita tentang hamburan partikel fundamental dan memicu reformulasi radikal dari metode buku teks tradisional. Jauh dari gagasan abstrak, amplitudo hamburan ini diukur pada Large Hadron Collider CERN.

Sementara menghitungnya secara tradisional dilakukan dengan menggunakan metode diagram yang diperkenalkan oleh Richard Feynman, Pusat Penelitian dalam Teori String di Queen Mary telah mengambil ide twistor Penrose dan memperluasnya sehingga amplitudo hamburan dapat dihitung dengan lebih mudah dan efisien.Amplitudo Hamburan: dari Geometri ke Eksperimen (SAGEX) .

Ketika pentingnya variabel twistor Penrose menjadi semakin jelas, bidang fisika partikel mulai ditulis ulang dan generasi baru fisikawan meneruskan ide-idenya. Selama waktunya sebagai Profesor Tamu di Queen Mary, Penrose adalah peserta kunci dalam beberapa konferensi ilmiah untuk para peneliti di sini yang mengerjakan twistor, dan memamerkan keterampilan berbicara di depan umum yang mengagumkan, pada ceramah yang mengesankan tentang ide-ide revolusionernya dalam kosmologi pada tahun 2010. Dia adalah dan terus menjadi inspirasi bagi semua anggota Center for Research in String Theory di Queen Mary, dan banyak lagi di seluruh dunia.