Ketidakpastian ini sangat membebani Stephan Schlamminger, fisikawan di Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST), saat dia bersiap membuka amplop tertutup berisi nomor rahasia penting. Selama hampir 10 tahun, Schlamminger mengabdikan sebagian besar karirnya untuk mengukur skala besar G dengan ketelitian yang luar biasa. Nomor yang disembunyikan di dalam amplop akhirnya memungkinkan dia memecahkan kode hasil timnya.

Mengapa mengukur gravitasi begitu sulit

Gravitasi mungkin membentuk kosmos, namun ternyata gravitasinya sangat lemah jika dibandingkan dengan gaya fundamental alam lainnya. Elektromagnetisme, misalnya, jauh lebih kuat. Bahkan magnet kecil pun dapat mengangkat klip kertas melawan tarikan seluruh medan gravitasi bumi.

Kelemahan ini menjadi tantangan besar di laboratorium. Para ilmuwan perlu mengukur tarikan gravitasi antara benda-benda yang relatif kecil, dan gaya-gaya ini sangat lemah. Massa yang digunakan dalam percobaan ini sekitar 500 miliar miliar kali lebih kecil dari Bumi, sehingga gaya tarik gravitasi di antara keduanya sangat sulit dideteksi secara akurat.

Para peneliti telah menghabiskan lebih dari 225 tahun mencoba memperbaiki pengukuran besar G sejak Isaac Newton pertama kali menjelaskan gravitasi secara matematis. Meskipun peralatan semakin canggih, eksperimen modern masih menghasilkan respons yang sedikit berbeda. Perbedaannya kecil, sekitar satu bagian dalam 10.000, namun perbedaannya lebih besar dari ketidakpastian eksperimental yang diperkirakan.

Hal ini menimbulkan pertanyaan yang tidak nyaman. Apakah para ilmuwan mengabaikan kelemahan kecil dalam eksperimen mereka, atau adakah sesuatu yang tidak lengkap dalam pemahaman kita tentang gravitasi itu sendiri?

Menciptakan kembali eksperimen gravitasi bersejarah

Untuk mempelajari perbedaan ini, Schlamminger dan rekan-rekannya memutuskan untuk mereplikasi eksperimen populer yang dilakukan pada tahun 2007 oleh International Bureau of Weights and Measures (BIPM) di Sèvres, Perancis. Pada prinsipnya tujuannya sederhana: untuk melihat apakah tim independen dari NIST di Gaithersburg, Maryland, dapat mencapai hasil yang sama.

Schalamminger juga ingin menghindari kemungkinan bias. Dia khawatir mengetahui nilai yang diharapkan secara tidak sadar akan mempengaruhi analisisnya. Untuk menghindari hal tersebut, dia meminta rekannya Patrick Abbott untuk mengacak sebagian data.

Abbott diam-diam mengurangi nilai tersembunyi dari pengukuran yang melibatkan beberapa massa eksperimental. Hanya Abbott yang mengetahui nomornya. Sampai amplopnya dibuka, Schlamminger tidak tahu nilai sebenarnya yang dihasilkan eksperimennya.

Momen kebenaran

Amplopnya sudah hampir dibuka satu kali. Pada tahun 2022, Schlamminger siap untuk mengungkapkan hasilnya tetapi berhenti pada saat-saat terakhir setelah menyadari bahwa efek tekanan atmosfer yang halus dapat mempengaruhi pengukuran. Dia menunda pengungkapannya dan terus menyempurnakan analisisnya.

Akhirnya, pada tanggal 11 Juli 2024, pada Konferensi Pengukuran Elektromagnetik Presisi tahunan di Aurora, Colorado, saatnya tiba.

Schalamminger melewatkan sesi konferensi pagi hari, karena disibukkan oleh kekhawatiran tentang fluktuasi suhu, perubahan tekanan, dan dampak kecil lainnya yang dapat merusak hasil. “Saya benar-benar telah menjelaskan semua hal dalam pengalaman saya,” katanya.

Selama presentasi sorenya, dia membuka amplop dan membaca nomor tersembunyi Abbott. Awalnya dia merasa lega. Nilai rahasianya harus besar dan negatif agar pengalamannya sesuai dengan ekspektasi.

Itu tadi.

Namun seiring berjalannya waktu, rasa lega itu memudar. Jumlah tersebut terlalu besar untuk hasil NIST untuk menyamai pengalaman Perancis sebelumnya.

Perbedaan baru di Big G

Setelah dua tahun tambahan analisis terperinci, Schlamminger dan rekannya mempublikasikan hasilnya Metrologi. Nilai terukurnya untuk G adalah 6,67387×10^-11 meter³/kilogram/detik²yaitu 0,0235% lebih kecil dari pengukuran Perancis.

Ini mungkin tampak sepele, namun fisikawan menganggap serius perbedaan ini. Kebanyakan konstanta fundamental lainnya diketahui hingga enam angka penting atau lebih dengan persetujuan yang jauh lebih besar.

Kesenjangan tersebut tidak cukup besar untuk mempengaruhi kehidupan sehari-hari. Itu tidak akan mengubah berat badan Anda pada timbangan kamar mandi atau mengubah cara produsen mengukur bahan-bahan seperti selai kacang untuk toples 16 ons. Namun, sepanjang sejarah ilmu pengetahuan, ketidakkonsistenan kecil terkadang menunjukkan penemuan-penemuan besar dan mengungkap kesenjangan tersembunyi dalam teori-teori yang ada.

Bagaimana para ilmuwan mengukur gravitasi

Eksperimen BIPM dan NIST mengandalkan perangkat yang disebut keseimbangan torsi, yang mendeteksi gaya yang sangat kecil dengan mengukur jumlah putaran pada serat tipis.

Teknik ini sudah ada sejak fisikawan Inggris Henry Cavendish, yang melakukan eksperimen perintis tentang gravitasi pada tahun 1798. Cavendish menggantungkan dua bola timah pada kawat dan menempatkan massa yang lebih besar di dekatnya. Tarikan gravitasi di antara keduanya menyebabkan balok yang digantung berputar sedikit, memutar kawat. Dengan mengukur pergerakan ini, Cavendish memperkirakan gaya gravitasi.

Versi modern yang digunakan oleh BIPM dan NIST jauh lebih maju. Konfigurasinya mencakup delapan massa logam silinder. Empat silinder yang lebih besar bertumpu pada komidi putar yang berputar, sementara empat silinder yang lebih kecil digantung di dalamnya pada pita tembaga-berilium setebal rambut manusia.

Ketika massa luar menarik massa dalam, keseimbangan torsi berputar dan memutar pita. Mengukur pergerakan kecil ini memberikan perkiraan besarnya G.

Tim juga menggunakan teknik kedua yang melibatkan listrik. Para peneliti menerapkan tegangan ke elektroda di dekat massa internal, menciptakan gaya elektrostatis yang melawan gravitasi. Dengan mengatur tegangan secara hati-hati hingga skala berhenti berputar, mereka memperoleh pengukuran independen lainnya G.

Pengujian massa tembaga dan safir

Tim Schlamminger menambahkan langkah ekstra pada eksperimen tersebut. Untuk menentukan apakah material itu sendiri dapat mempengaruhi pengukuran, mereka mengulangi penelitian dengan menggunakan massa tembaga dan safir.

Hasilnya hampir sama, menunjukkan bahwa komposisi massa tidak bertanggung jawab atas perbedaan tersebut.

Meski eksperimen tersebut belum memecahkan misteri besar yang menyelimutinya Gini menambahkan poin data penting lainnya ke semakin banyak bukti.

“Setiap tindakan penting, karena kebenaran itu penting,” kata Schalamminger. “Bagi saya, melakukan pengukuran yang tepat adalah cara untuk memulihkan keteraturan alam semesta, apakah jumlahnya sesuai dengan nilai yang diharapkan atau tidak,” tambahnya.

Setelah menghabiskan satu dekade mengatasi masalah ini, Schlamminger mengatakan dia siap untuk melanjutkan.

“Saya serahkan kepada ilmuwan generasi muda untuk mengatasi masalah ini,” tambahnya.

“Kita harus melanjutkan.”

G Besar vs G Kecil

Hukum gravitasi Newton memuat keduanya “besar G” dan “g kecil”, tetapi keduanya menggambarkan hal yang berbeda.

G kecil mengacu pada percepatan yang disebabkan oleh gravitasi di dekat benda besar seperti Bumi. Di permukaan bumi, g kecil kira-kira 9,8 m/s2. Di Bulan, yang gravitasinya lebih lemah karena massa Bulan lebih kecil, g kecil hanya sekitar 1,62 m/s.².

Besar Gdi sisi lain, dianggap universal. Para ilmuwan percaya bahwa nilai tersebut memiliki nilai yang sama di semua tempat di alam semesta. Ini menentukan gaya gravitasi antara dua benda, baik planet, manusia, atau benda berat laboratorium.

Persamaan Newton menghitung gaya gravitasi dengan mengalikan dua massa, membaginya dengan kuadrat jarak antara keduanya, dan mengalikannya dengan huruf kapital G. Secara matematis, hukum tersebut dinyatakan sebagai berikut: GM₁M₂/R².

Empat klub Liga Premier Inggris telah memperlakukan staf dan penggemar pro-Palestina “dengan cara yang dapat melanggar hak kebebasan berekspresi dan/atau merupakan diskriminasi,” kata War on Want, Senin.

Dalam laporan baru yang menyelidiki keterlibatan klub-klub Inggris dalam kekejaman Israel, kelompok kampanye menyebut Arsenal, Brighton, Burnley dan Everton sebagai klub yang menargetkan staf atau pendukung mereka dengan cara ini.

Menyusul penyelidikan terhadap hubungan komersial klub dan kesepakatan sponsorship, War on Want mengatakan bahwa setidaknya sembilan dari 20 klub Liga Premier “disponsori langsung oleh perusahaan yang terlibat dalam kekejaman Israel”.

Klub-klub tersebut adalah Arsenal, Chelsea, Crystal Palace, Everton, Fulham, Liverpool, Manchester City, Manchester United, dan Tottenham Hotspur.

Laporan tersebut menyimpulkan bahwa Liverpool, Arsenal, Tottenham, Manchester City dan Manchester United adalah klub yang paling terlibat dalam bisnis yang memfasilitasi kekejaman Israel.

Baca selengkapnya: Klub Liga Premier Inggris dituduh melakukan sportwashing atas kekejaman Israel

Jack Graham, pendeta di Gereja Baptis Prestonwood di Texas dan seorang pemimpin terkemuka dalam aliran evangelikal Amerika, mengatakan peran mendasar seorang pendeta tetap tidak berubah bahkan di era kecerdasan buatan (AI) dan teknologi digital yang berkembang pesat.

“Saya tidak mengatakan peran pendeta berubah,” kata Graham dalam wawancara baru-baru ini dengan The Korea Times. “Apa yang saya lakukan sebagai seorang pendeta dan pengkhotbah berbeda dari apa yang dilakukan seseorang di abad ke-19, namun hal itu tidak ada hubungannya dengan perubahan tanggung jawab peran pendeta secara keseluruhan.”

Graham baru-baru ini mengunjungi Korea atas undangan Far East Broadcasting Company (FEBC)-Korea untuk merayakan ulang tahun saluran tersebut yang ke-70. Kunjungannya difasilitasi oleh teman lamanya, Billy Kim, Presiden FEBC-Korea.

“Ini pertama kalinya bagi saya. Saya tidak tahu mengapa saya menunggu begitu lama untuk sampai di sini,” kata Graham. “Teman baikku, Billy Kim, telah mengundangku beberapa kali selama bertahun-tahun dan itu tidak pernah berhasil. Tapi sekarang adalah waktu terbaik, waktu yang tepat, dan aku sangat senang kita memiliki kesempatan untuk merasakan kekayaan budaya Korea.”

Lahir pada tahun 1950, Graham ditahbiskan sebagai pendeta Southern Baptist pada usia 20 tahun. Ia memiliki nama belakang yang sama dengan pendeta Southern Baptist terkenal Billy Graham (1918-2018), namun keduanya tidak memiliki hubungan kekerabatan.

Selama kunjungannya, Graham menjadi pembicara utama pada pertemuan penginjilan yang diadakan di wilayah tenggara Korea. Acara tanggal 10 Mei di Daegu menarik sekitar 7.000 orang dari kota-kota termasuk Busan, Ulsan dan Pohang. Menurut FEBC-Korea, pertemuan tersebut membuat 1.508 orang memutuskan untuk menerima iman Kristen, yang merupakan hasil penting bagi komunitas gereja regional.

“Yesus Kristus bukan hanya seorang pemimpin agama namun juga seorang penyelamat hidup yang masih bekerja hingga saat ini,” kata Graham dalam khotbahnya pada pertemuan tersebut. “Di masa kebingungan ini, satu-satunya jawaban bagi umat manusia terletak pada Injil. Ketika Gereja kembali berfokus pada Injil, hal itu akan mengarah pada era baru pertumbuhan rohani.”

Pertemuan tersebut mencakup pertunjukan dari paduan suara anak-anak yang beranggotakan 200 orang dan paduan suara United Church yang beranggotakan 700 orang, menyoroti kolaborasi antar gereja-gereja regional. Dalam acara tersebut, presiden FEBC-Korea mengatakan bahwa Gereja Korea berada pada titik kritis di mana Gereja harus kembali kepada Injil untuk menyalakan kembali api rohani di kalangan generasi berikutnya.

Dalam wawancara tersebut, pendeta tersebut membahas tentang pengintegrasian teknologi canggih ke dalam pelayanan, dan membagikan proyeknya yang berjudul “Alkitab dalam Setahun”, sebuah podcast harian dan seri pengajaran digital yang dirancang untuk membimbing pendengar memahami seluruh kitab suci. Dia menjelaskan bagaimana AI digunakan dalam platform ini untuk menerjemahkan pesannya ke berbagai bahasa.

“Dengan teknologi AI, kami dapat mengambil suara saya dan mengubahnya ke dalam bahasa lain, dan tidak hanya menjulukinya, namun secara harfiah mengambil suara saya dan memungkinkan saya berbicara bahasa Korea,” kata Graham.

“Peluang komunikasinya berbeda-beda, namun apa yang kami lakukan sama, dan tujuan saya setiap hari adalah mempersiapkan diri dengan doa yang sungguh-sungguh untuk menyampaikan firman Tuhan untuk membimbing umat Tuhan dan memimpin Gereja Tuhan.”

Iman yang bermakna, bukan rutinitas keagamaan

Mengenai tren global saat ini di mana generasi muda meninggalkan lembaga keagamaan tradisional, Graham berargumentasi bahwa generasi muda tidak serta merta menolak keyakinan itu sendiri, melainkan sebuah pengalaman keagamaan yang tampaknya tidak ada artinya.

“Kaum muda meninggalkan gereja-gereja yang sudah mati,” kata Graham. “Kaum muda tertarik pada kehidupan dan, pada akhirnya, pada cinta. Dan menurut saya banyak anak muda yang tidak menolak keyakinan, namun menolak pengalaman keagamaan yang tidak masuk akal.”

Ia menambahkan bahwa ia melihat adanya kebangkitan kembali keimanan di kalangan generasi muda, yang bertentangan dengan kepercayaan umum.

“Kami melihat kebangkitan iman di antara banyak anak muda, dan khususnya di kalangan remaja putra, dan ini merupakan hal yang baik,” kata Graham. “Tuhan menciptakan hati manusia, baik muda maupun tua, untuk mengenal dan mencintai-Nya.”

Pendeta juga berbicara tentang tanggung jawab pendeta untuk melakukan pendekatan terhadap isu-isu sosial dari perspektif alkitabiah. Beliau mengatakan bahwa meskipun Gereja terpisah dari dunia politik, Gereja tetap harus melibatkan budaya dalam isu-isu moral dan etika.

“Kita adalah garam, dan garam tidak ada gunanya jika hanya dimasukkan ke dalam wadah garam,” kata Graham. “Sebagai seorang pendeta, saya tahu saya tidak mendukung kandidat politik, namun saya memberitakan Alkitab dan mengajarkan moral, dan saya mendorong anggota gereja kami untuk memilih dan terlibat dalam proses tersebut, untuk menjadi pemilih yang berpengetahuan.”

Dia menambahkan bahwa mengabaikan isu-isu ini tidak memungkinkan Gereja memenuhi tanggung jawabnya terhadap umat dan masyarakatnya.

“Jika kita sebagai pendeta dan gereja tidak membicarakan masalah etika dan moral kontemporer, maka kita kehilangan kesempatan untuk mewartakan Injil,” katanya.

Berkaca pada perjalanan pertamanya ke Korea, Graham mengungkapkan kekagumannya yang mendalam atas semangat doa masyarakat setempat, khususnya terkait reunifikasi semenanjung yang terpecah.

“Berada di negara Anda, melihat apa yang Anda lalui sebagai sebuah bangsa, dengan perpecahan bangsa pada tahun 1950an dan saya mendengar dan melihat doa-doa untuk reunifikasi di sini,” kata Graham. “Kami berdoa agar hal ini terjadi sesuai dengan cara dan waktu Tuhan.”

Beliau menyimpulkan dengan menekankan kesatuan umat beriman di seluruh dunia dan sambutan hangat yang diterimanya selama berada di sana.

“Ketika Anda bertemu orang-orang dari belahan dunia lain, Anda menyadari bahwa sebagai umat Kristiani kita adalah bagian dari satu keluarga besar dan indah,” katanya. “Apa yang telah saya lihat dan katakan berulang kali sejak saya berada di sini adalah betapa besarnya kasih yang ada di antara umat Tuhan.”

Faktor kunci di balik efek ini adalah perilaku domain magnetik, yaitu wilayah magnet kecil di dalam material. Susunan dan struktur domain ini sangat mempengaruhi bagaimana material magnetik merespons panas dan berapa banyak energi yang hilang selama pengoperasian.

Domain labirin magnetik yang kompleks

Beberapa bahan magnetik lunak mengandung struktur magnetik yang sangat kompleks yang disebut domain labirin, dinamai karena bentuknya yang zigzag dan seperti labirin. Domain labirin ini dapat berubah secara tiba-tiba seiring kenaikan atau penurunan suhu, sehingga memengaruhi hilangnya energi dalam material. Namun, para ilmuwan kesulitan untuk memahami sepenuhnya struktur ini karena banyak faktor yang saling berinteraksi yang terlibat, termasuk struktur mikroskopis material, efek termal, dan stabilitas energi.

Untuk lebih memahami perilaku ini, para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Masato Kotsugi dan Dr Ken Masuzawa dari Departemen Sains dan Teknologi Material di Universitas Sains Tokyo (TUS), Jepang, bekerja sama dengan kolaborator dari Universitas Tsukuba, Universitas Okayama, dan Universitas Kyoto untuk mengembangkan model baru yang disebut model extended entropy-extended fungsionalitas Ginzburg-Landau (eX-GL). Tim menggunakan pendekatan ini untuk mempelajari lanskap energi domain labirin di rare earth iron garnet (RIG).

“Simulasi konvensional terlalu menyederhanakan materi nyata, sementara eksperimen mengungkapkan kompleksitas tanpa cara yang jelas untuk mengukur sebab dan akibat,” kata Profesor Kotsugi. “Kerangka AI kami yang dapat dijelaskan dan berbasis fisika mengatasi keterbatasan ini dan dirancang untuk menjelaskan secara mekanis proses pembalikan magnetisasi yang bergantung pada suhu.”

Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Laporan ilmiah.

AI dan fisika mengungkap perilaku magnetis yang tersembunyi

Untuk mengeksplorasi bagaimana suhu mempengaruhi penekanan magnetisasi di domain labirin, para peneliti menangkap gambar mikroskopis dari domain magnetik sampel RIG pada suhu berbeda. Gambar-gambar ini kemudian dianalisis menggunakan model eX-GL.

Tahap pertama model ini menggunakan homologi persisten (PH), suatu metode matematika canggih yang mengidentifikasi fitur topologi dalam data. Hal ini memungkinkan tim untuk mendeteksi fitur struktural yang tidak rata dalam gambar domain magnetik. Selanjutnya, pengenalan pola berbasis pembelajaran mesin digunakan untuk menentukan fitur terpenting dari data PH, sehingga menghasilkan lanskap energi bebas digital yang melacak evolusi struktur mikro magnetik seiring perubahan energi. Terakhir, analisis matematis menghubungkan struktur domain mikroskopis ini dengan proses pembalikan magnetisasi yang lebih besar.

Dengan menggunakan metode ini, para peneliti mengidentifikasi fitur dominan yang dikenal sebagai PC1, yang berhasil menangkap proses pembalikan magnetisasi. Dengan menghubungkan PC1 ke properti fisik, tim memvisualisasikan empat hambatan energi utama yang sangat mempengaruhi dinamika pembalikan magnetisasi.

Penghalang energi tersembunyi di dalam bahan magnetik

Analisis terperinci terhadap hambatan ini dan struktur mikro terkait mengungkapkan bagaimana berbagai bentuk energi mempengaruhi pembalikan magnetisasi. Para peneliti mengukur transfer energi yang melibatkan interaksi pertukaran, efek demagnetisasi, dan entropi.

Mereka juga menemukan bahwa domain labirin menjadi lebih kompleks seiring bertambahnya panjang dinding domain. Meningkatnya kompleksitas ini disebabkan oleh interaksi antara entropi dan kekuatan pertukaran. Hasil ini membantu memperjelas mekanisme fisik di balik perilaku pembalikan domain labirin.

“Pendekatan eX-GL kami secara efektif mengotomatiskan interpretasi proses pembalikan magnetisasi yang kompleks dan memungkinkan identifikasi mekanisme tersembunyi, yang sulit dilihat menggunakan metode konvensional,” jelas Profesor Kotsugi. “Selain itu, karena energi bebas adalah ukuran termodinamika universal, model kami dapat diperluas ke sistem lain dengan karakteristik serupa.”

Secara keseluruhan, penelitian ini tidak hanya menyoroti mekanisme domain labirin, namun juga memperkenalkan strategi yang lebih luas untuk mempelajari lanskap energi kompleks dalam sistem magnetik dan material fisik terkait lainnya.

Penelitian ini didukung oleh Grant-in-Aid for Scientific Research (A) dari Japan Society for the Promotion of Science (KAKENHI) (21H04656). Dukungan tambahan datang dari JST-CREST (hibah no. JPMJCR21O1). C. Mitsumata didukung oleh Pusat Penelitian Ilmu Material Energi Tsukuba (TREMS), Universitas Tsukuba.