Perpustakaan Digital ITB

Daerah-daerah ekstrem di alam semesta yang memiliki gravitasi kuat seperti di sekitar lubang hitam atau di era awal alam semesta merupakan tempat-tempat yang sangat baik untuk melihat tanda-tanda keberadaan efek kuantum pada teori gravitasi. Salah satu aspek unik dari teori kuantum adalah adanya keterbelitan kuantum atau entanglement yang tidak memiliki padanan dalam dunia klasik. Pada daerah di dekat cakrawala (horizon) dari solusi lubang hitam yang memiliki geometri lubang cacing (wormhole), tanda-tanda efek kuantum melalui keterbelitan dapat dilihat sebagai korelasi antara daerah yang berada di luar dan di dalam horizon. Dalam tinjauan klasik, kedua daerah tersebut terpisah secara kausal sehingga tidak mungkin ada korelasi antara daerah di luar dan di dalam horizon. Tinjauan ini menunjukkan bahwa wormhole, sebagai jembatan klasik penghubung antar ruang dan waktu, berperan memunculkan adanya korelasi kuantum melalui keterbelitan antara dua daerah yang terpisah secara kausal. Keterbelitan pada lubang cacing (wormhole) dapat dihitung dengan menggu- nakan entropi keterbelitan, yaitu suatu besaran yang mengukur seberapa terbelit suatu sistem kuantum. Entropi keterbelitan pada berbagai macam lubang hitam, mulai dari lubang hitam statik dengan satu atau lebih horizon, hingga lubang hitam berotasi diperoleh melalui formula umum untuk menghitung entropi keterbelitan pada suatu sistem kuantum. Dengan menggunakan trik replika, entropi keterbelitan dapat dihitung dan menghasilkan kembali entropi termodinamika lubang hitam Bekenstein-Hawking yang sebanding dengan luas permukaan horizon. Entropi yang sebanding dengan suatu besaran yang memiliki satu dimensi lebih rendah dari volume lubang hitam menunjukkan adanya holografi pada lubang hitam tersebut. Oleh karena itu, dengan menggunakan prinsip holografi dan korespondensi AdS/CFT, sistem lubang hitam dapat dimodelkan sebagai suatu sistem kuantum pada permukaannya yang memiliki satu dimensi lebih rendah dari sistem lubang hitam itu sendiri. Pada pekerjaan ini dipelajari juga bagaimana struktur korelasi keterbelitan pada geometri lubang cacing dapat rusak dengan sangat cepat apabila diberikan gangguan yang sangat kecil dalam waktu yang sangat singkat (pada skala logar- itmik). Artinya, sistem lubang hitam sangat sensitif terhadap perubahan kondisi awal, atau dalam kata lain, lubang hitam merupakan sistem kuantum yang sangat kacau (chaotic). Laju sifat kekacauan dari suatu sistem, atau eksponen Lyapunov, dihitung untuk lubang hitam yang berotasi dan bermuatan sebagai solusi dari teori Einstein-Maxwell dilaton-axion (EMDA), yang memiliki muatan tambahan berupa dilaton dan axion. Pada pekerjaan ini ditunjukkan bahwa, eksponen Lyapunov dapat memiliki nilai yang lebih besar dari batas atas maksimal. Hal ini tidak ditemukan pada lubang hitam biasa sebagai solusi dari persamaan medan Einstein (maupun Einstein-Maxwell). Hasil tersebut memberikan wawasan yang dalam mengenai sifat kekacauan dari suatu sistem kuantum, khususnya yang berkaitan dengan daerah ekstrem di sekitar lubang hitam.