Courtesy of InterestingEngineering

Neutron Stars Uji Gaya Kelima dan Batasi Partikel Eksotis Baru

Menguji keberadaan gaya fundamental kelima melalui partikel skalar menggunakan pengamatan suhu dan pendinginan neutron stars, serta membatasi kekuatan interaksi partikel tersebut dengan nukleon untuk memperdalam pemahaman fisika dan mekanisme gravitasi.

06 Des 2025, 17.59 WIB

620 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Bintang neutron dapat digunakan untuk menguji teori fisika di kondisi ekstrem.
Studi ini berhasil menunjukkan batasan baru pada interaksi partikel skalar dan nukleon.
Penelitian ini menunjukkan bahwa fenomena astrofisika dapat memberikan wawasan tentang batasan hukum gravitasi.

Bumi, Tata Surya - Neutron stars adalah sisa dari bintang yang sangat padat, sehingga menciptakan kondisi ekstrem di mana fisikawan dapat menguji teori baru. Salah satu teori tersebut adalah adanya gaya fundamental kelima yang dibawa oleh partikel skalar, sebuah jenis partikel hipotetik tanpa spin yang bisa berinteraksi dengan proton dan neutron di dalam neutron stars.

Jika partikel skalar itu nyata, maka mereka akan dihasilkan setiap kali proton dan neutron bertabrakan di dalam neutron stars, sehingga menyebabkan bintang tersebut kehilangan panas lebih cepat dari yang diketahui. Oleh karena itu, astronom menggunakan pengamatan suhu neutron stars selama jutaan tahun untuk mencari tanda-tanda pendinginan ekstra ini sebagai petunjuk adanya gaya kelima.

Tim peneliti internasional membangun simulasi yang memasukkan seluruh proses pendinginan yang dikenal, termasuk emisi neutrino dan radiasi permukaan. Mereka menambahkan kemungkinan emisi partikel skalar dan membandingkan hasil simulasi tersebut dengan data pengamatan dari neutron stars seperti kelompok 'Magnificent Seven' dan pulsar PSR J0659 yang terkenal.

Hasilnya menunjukkan bahwa suhu neutron stars saat ini cocok dengan model pendinginan standar tanpa adanya pendinginan tambahan yang diharapkan bila ada partikel skalar yang berinteraksi kuat dengan nukleon. Berdasarkan hasil ini, mereka menetapkan batas atas kuatnya interaksi partikel skalar dengan nukleon pada nilai sangat kecil, yaitu 𝑔𝑁≲5×10−14.

Penelitian ini menegaskan bahwa meskipun sulit mencari gaya kelima di laboratorium Bumi, pengamatan astronomi dapat memberikan batasan yang sangat ketat dan membantu mengarahkan teori fisika fundamental ke arah yang lebih tepat. Kedepannya, teknologi observasi yang lebih maju dapat membantu menemukan bukti baru atau mempersempit kemungkinan teori baru ini.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/cold-neutron-stars-fifth-force-search

Analisis Ahli

Edoardo Vitagliano

"Pengamatan neutron stars memberikan batasan yang belum pernah tercapai pada interaksi partikel skalar, sehingga mempersempit kemungkinan gaya fundamental kelima ada."

Ahli Astrofisika Teoretis

"Studi ini membuktikan bagaimana objek ekstrem seperti neutron stars dapat menjadi alat efektif untuk menguji fisika partikel dan teori gravitasi di luar eksperimen konvensional."

Analisis Kami

"Penelitian ini sangat penting karena memanfaatkan fenomena alam yang sulit ditiru di laboratorium untuk menjawab pertanyaan mendasar fisika, yaitu eksistensi gaya baru. Hasil yang ketat membatasi kekuatan interaksi partikel skalar membuka jalur untuk meninjau kembali teori-teori fisika dan mendorong pengembangan instrumen pengamatan yang lebih canggih."

Prediksi Kami

Dengan kemajuan teknologi observasi neutron stars dan model yang makin akurat, kita mungkin akan menemukan bukti baru fenomena fisika eksotik atau memperketat batas pencarian gaya kelima yang dapat merevolusi fisika fundamental di masa depan.