QFT dan Radiasi Hawking: Apa yang Terjadi di Dekat Lubang Hitam?
Lubang hitam telah lama dikenal sebagai objek kosmik yang begitu padat sehingga bahkan cahaya pun tidak bisa lolos dari gravitasinya. Namun, pada tahun 1974, fisikawan Stephen Hawking mengejutkan dunia dengan prediksi bahwa lubang hitam bisa memancarkan radiasi. Fenomena ini, yang dikenal sebagai radiasi Hawking, lahir dari penerapan Quantum Field Theory (QFT) dalam ruang-waktu yang melengkung, seperti di sekitar horizon peristiwa lubang hitam.
Apa Itu Radiasi Hawking?
Radiasi Hawking adalah radiasi termal yang dipancarkan oleh lubang hitam akibat fluktuasi vakum kuantum di sekitar horizon peristiwanya. Dalam QFT, bahkan ruang hampa tidak benar-benar kosong—selalu ada fluktuasi medan kuantum yang dapat menciptakan pasangan partikel-antipartikel secara spontan.
Di dekat horizon lubang hitam:
-
Salah satu partikel bisa jatuh ke dalam lubang hitam.
-
Pasangannya bisa lolos ke luar dan terlihat sebagai radiasi.
Mekanisme ini membuat lubang hitam secara perlahan kehilangan massa dan dapat menguap dalam waktu yang sangat lama.
Peran QFT dalam Penjelasan Ini
Radiasi Hawking hanya bisa dijelaskan dengan menerapkan QFT dalam latar belakang ruang-waktu melengkung (curved spacetime). Dalam hal ini, medan kuantum dikuantisasi bukan di ruang datar seperti biasa, tetapi dalam geometri Schwarzschild (solusi relativitas umum untuk lubang hitam tidak berputar).
Landasan Teori:
-
Fluktuasi vakum kuantum
-
Prinsip ketidakpastian Heisenberg
-
Operator medan dalam ruang-waktu melengkung
-
Konsep horizon peristiwa
Implikasi Fisika
Radiasi Hawking membawa dampak besar bagi fisika teoretis:
-
Menunjukkan bahwa lubang hitam bukan objek absolut gelap.
-
Memunculkan paradoks informasi, yaitu ke mana perginya informasi kuantum setelah lubang hitam menguap.
-
Menjadi jembatan penting antara mekanika kuantum, relativitas umum, dan termodinamika.
Kesimpulan
Dengan bantuan Quantum Field Theory, kita memahami bahwa bahkan lubang hitam mematuhi hukum kuantum. Radiasi Hawking adalah contoh luar biasa bagaimana fluktuasi vakum dan medan kuantum tetap aktif bahkan di wilayah paling ekstrem alam semesta. Ini membuka cakrawala baru menuju teori gravitasi kuantum yang menyatukan fisika makro dan mikro.