Misteri Konstanta Gravitasi Semesta, apakah benar benar konstan?
Oleh: Dr. Suhrawardy Ilyas*
(*Departemen Fisika FMIPA USK)
Para ilmuan terus menerus berupaya untuk mengukur nilai konstanta gravitasi Newton, sebuah konstanta fundamental alam semesta yang hingga saat ini belum diperoleh nilai yang betul betul konstan. Gaya gravitasi adalah salah satu dari empat gaya fundamental yang mengatur alam semesta, dan merupakan gaya terlemah diantara empat gaya ini. Meskipun demikian gaya gravitasi adalah yang bertanggung jawab mengikat planet planet, bintang bintang, dan seluruh benda langit untuk tetap berada pada orbitnya.
Konstanta gravitasi ini cukup penting karena menentukan besarnya gaya tarik menarik diantara benda benda di alam semesta. Namun hingga saat ini hasil yang diperoleh selalu berubah ubah, tidak sama dengan perolehan eksperimen sebelumnya, meskipun eksperimen yang dilakukan persis sama.
Salah seorang ilmuan yang melakukan eksperimen pengukuran konstanta gravitasi Adalah Stephan Schlamminger, seorang fisikawan di The National Institute of Standards and Technology di Gaithersburg, Maryland, yang telah dengan cermat melakukan banyak pengukuran sejak 2016. Dia mengibaratkan pengukuran konstanta gravitasi ini laksana “berjalan di lorong yang gelap”.
Konstanta fundamental alam semesta adalah nilai yang mendefinisikan sifat dari fenomena fisika di alam semesta. Sebagaimana namanya, konstanta ini seharusnya bernilai tetap dan tidak berubah di manapun kita berada di alam semesta. Termasuk dalam konstanta fundamental ini adalah konstanta Planck dan kecepatan cahaya di ruang hampa.
Sudah lebih dari 225 tahun para ilmuan mencoba mengukur konstanta gravitasi ini, yang dikenal sebagai Big G. Orang pertama yang mencoba melakukan ini adalah Henry Cavendish pada tahun 1797, 110 tahun setelah Newton mengumumkan pendapatnya tentang hukum gravitasi. Namun hingga saat ini, eksperimen pengukuran konstanta gravitasi belum mampu memberikan hasil yang presisi, dengan tingkat presisi yang setara dengan konstanta fundamental lain seperti kecepatan cahaya yang nilainya presisi sampai 9 digit (299 792 458 meter per detik) atau konstanta Planck yang presisi hingga 8 digit.
The Committee on Data of the International Science Council (CODATA) yang mengeluarkan daftar nilai konstanta fundamental, menyatakan nilai Big G dalam angka empat digit dengan ketidakpastian sebesar 22 nilai persejuta (points per million). Angka ini setara dengan kesalahan sebesar 12 menit dalam setahun, yang dalam pandangan fisika terlalu besar.
Ada tiga alasan mengapa gravitasi susah diukur secara akurat. Pertama, gaya gravitasi adalah gaya yang paling lemah dibandingkan dengan tiga gaya yang lain yaitu gaya elektromagnetik, gaya inti kuat dan gaya inti lemah. Kedua, massa yang digunakan dalam eksperimen berukuran kecil agar dapat dimuat dalam ruang eksperimen, dam massa yang kecil hanya memberikan gaya yang kecil. Terakhir, semua massa yang berada di laboratorium menghasilkan gaya gravitasi, termasuk dinding dan atap laboratorium, sehingga untuk memastikan bahwa gaya yang terukur hanya datang dari objek yang dipasang pada neraca sangatlah susah. Akibatnya setiap pengukuran yang dilakukan memberikan hasil yang menyebar, dan tidak konsisten satu sama lain. Inkonsistensi ini untuk saat ini hanya mampu diterangkan dengan spekulasi, bukan dengan keyakinan.
Berikut ini adalah hasil yang diperoleh oleh tim ilmuan yang berbeda selama 44 tahun terakhir. Setiap hasil pengukuran menghasilkan lebih banyak teka teki baru daripada sebuah nilai konstanta yang betul betul konstan.
Schlamminger dan timnya mereplikasi percobaan yang dilakukan oleh The International Bureau of Weights and Measures di Sèvres, Perancis. Saat merancang eksperimen, mereka berharap untuk mendapatkan hasil yang sama sehingga misteri nilai Big G dapat dipecahkan. Eksperimen mereka menggunakan rancangan yang dinamakan neraca torsi, sebuah perangkat yang dapat mendeteksi gaya yang kecil dengan mengukur sudut putar pada logam yang tergantung dalam ruang vakum ketika ditarik oleh gaya gravitasi oleh satu set objek di dekatnya. Sudut putar ini dideteksi dengan sebuah sensor berbasis laser, dan dari nilai sudut putar ini konstanta gravitasi dapat dihitung.
Selama 8 tahun Schlamminger dan timnya melakukan kalibrasi dan kalibrasi ulang setiap akan melakukan eksperimen, untuk memastikan bahwa faktor faktor luar seperti suhu dan tekanan udara tidak akan mempengaruhi hasil pengukuran. Hasil nilai Big B yang mereka dapatkan adalah sebesar 6.67387×10-11 meter kubik per kilogram per kuadrat detik. Angka ini lebih rendah 0.0235% daripada data yang diperoleh oleh eksperimen sebelumnya dengan perangkat yang sama, dan berbeda dari data pada CODATA. Hal ini hanya menambah misteri terhadap angka yang seharusnya dipersepsikan sebagai konstanta fundamental alam semesta.
Bagaimana kita memahami inkonsistensi pada nilai Big G ini? Ada kemungkinan, sesuatu faktor yang belum diketahui tentang alam semesta menyebabkan kita tak mendapatkan angka yang akurat. Bisa jadi sesuatu faktor yang sangat kecil, semacam gaya kelima yang hingga saat ini baru masuk dalam tataran hipotesis, menyebabkan bias pada hasil pengukuran ini. Boleh jadi dengan melakukan desain ulang pada neraca torsi untuk membuatnya lebih akurat dalam mendeteksi gaya, atau merancang ulang peralatan yang lebih canggih dan berakurasi tinggi.
Paling tidak kita dapat memberitahu pada mahasiswa kita yang melakukan percobaan bola jatuh, bandul atau pegas di praktikum fisika dasar, bahwa inkonsistensi hasil pengukuran konstanta gravitasi melalui eksperimen sederhana mereka bukanlah sepenuhnya karena kelalaian atau kesalahan mereka.
Sumber: CNN, 8 Mei 2026