Perpustakaan Digital ITB

Fenomena akselerasi alam semesta, dalam dua dasawarsa terakhir, masih menjadi permasalahan terbuka pada kajian bidang kosmologi dan fisika teoretis. Argumentasi standar yang dijangkar pada pemeranan konstanta kosmologi justru menuai masalah baru yang tidak kalah pelik. Di samping itu, spekulasi tentang kondisi awal alam semesta—yang jamak diasosiasikan dengan skenario inflasi kosmik— masih dalam proses pemeriksaan empiris. Gambaran umum tentang mekanisme dan karakteristik dasar inflasi memang sudah dipahami bersama. Tetapi kerangka substansial lebih jauh yang menerangkan rincian dinamikanya masih menjadi lahan bebas yang patut digali dan dikembangkan. Disertasi ini mengajukan konstruksi baru berupa teori minimal gravitasi bermassa takkonstan atau minimal theory of mass-varying massive gravity (MTMVMG) sebagai kerangka teoretis baru untuk menjelaskan fenomena dan spekulasi tersebut. MTMVMG sendiri merupakan tipikal teori gravitasi termodifikasi yang dibangun di atas pondasi teori medan efektif graviton bermassa takkonstan melalui pengimplementasian program minimalisme besutan De Felice dan Mukohyama. Akibatnya, simetri Lorentz secara eksplisit terlanggar lalu tereduksi menjadi simetri rotasi spasial pada ruang hiperpermukaan. Selain itu, MTMVMG mempunyai tiga derajat kebebasan yang konsisten dengan teori gravitasi bermassa konstan tanpa invariansi Lorentz, atau ekuivalen dengan teori gravitasi takbermassa dikopel medan skalar dengan invariansi Lorentz. Untuk mengungkapkan aspek-aspek kosmologis dalam MTMVMG, Disertasi ini menggunakan dua pendekatan analitik, yakni (i) analisis dinamika sistem dan (ii) teori perturbasi kosmologi. Dari pendekatan analisis dinamika sistem, ditunjukkan bahwa MTMVMG mempunyai solusi kosmologis yang sesuai kriteria alam semesta masa-awal, masa perantara, dan masa-kini. Pada masa-awal ekspansi alam semesta dimodelkan oleh skenario inflasi kosmik dengan faktor skala mengikuti bentuk fungsi-pangkat (power-law). Lalu, pada masa-kini akselerasi alam semesta didorong oleh suku massa graviton yang berperilaku seperti-konstanta-kosmologi atau oleh sektor medan skalar eksternal—baik graviton bermassa maupun takbermassa—yang berperan menyerupai quintessence. Di sisi lain, dari pendekatan teori perturbasi kosmologi—yang juga didukung oleh solusi ansätze serta kondisi-kondisi tertentu—konstruksi MTMVMG mempunyai mode aktif tipe tensor dan tipe skalar yang membawa tiga derajat kebebasan sesuai deskripsi latar belakang, serta bebas dari aneka patologi berupa mode ghost nonlinear, ketidakstabilan gradien, dan mode tachyon. Akselerasi alam semesta masa-kini dapat dimodelkan dengan baik melalui penerapan bentuk potensial interaksi-diri pangkat-empat. Kemudian, dari telaah ekspansi masa-awal, geometri de Sitter sebagai skema analitik standar dalam skenario inflasi dapat dikonstruksi tanpa memerlukan aproksimasi gulir-lambat (slowroll). Kosmologi MTMVMG memetakan hubungan indeks spektral mode skalar pada parameter rasio tensor-terhadap-skalar yang relatif beririsan dengan batasan observasi dalam rilis Planck 2018. Berdasarkan hasil-hasil tersebut, Disertasi ini akan mengemukakan bahwa MTMVMG mempunyai prospek yang menjanjikan untuk mendorong pemahaman lebih lanjut tentang dinamika dan akselerasi alam semesta.