EXPANSI Alam

Apakah alam semesta tidak terbatas? Atau apakah ia terbatas dalam suatu keadaan stabil? Dari sejak awal ini telah menjadi perdebatan antara para pemikir besar. Perdebatan panas dan proses pemikiran logis dari segala macam cara telah gagal untuk menjelaskan dilema ini. Ini telah menjadi subjek spekulasi filosofis sebelum dihasilkan posisinya sebagai sains pada ilmu fisika.
Sebagian dari pemikir besar berpendapat bahwa alam semesta adalah tidak dibatasi ruang, sedangkan yang lainnya menyatakan ada batas-batas yang dapat digambarkan. Al Qur’an menjelaskan jagat raya terus menerus meluas dengan dinamis. Menurut keterangan ini, alam semesta memiliki aspek baru dimana setiap saat menyimpang dari konsep ruang yang terbatas; perluasan yang terus-menerus menyelisihi konsep yang melahirkan alam semesta yang stabil.

Dengan demikian, al Qur’an mengemukakan alternatif yang ketiga, meninggalkan kontroversi panas dari para pemikir yang terkatung-katung dalam perdebatan.

Ini dapat memberi kontribusi kepada rumusan pertimbangan pikiran untuk bertanya, memeriksa apakah al Qur’an adalah wahyu Tuhan atau bukan. Di satu sisi, Muhammad tinggal di gurun, bukan seorang filsuf ataupun ahli fisika, dan, di sisi lain, asumsi dari para pemikir besar dan para filsuf seperti Aristotle, Ptolemy, Giordano Bruno, Galileo Galilei, Isaac Newton dll.
Hasil-hasil pikiran yang terbesar dalam sejarah, berdasarkan argumen pada pengamatan dan rumus-rumus mereka, baik yang mengklaim bahwa alam semesta memiliki batas-batas atau ia adalah ruang yang tak terbatas, tetapi tidak satupun dari mereka yang berpikir bahwa jagat raya itu sedang berkembang secara dinamis.
Sampai abad 20 ketika Edwin Hubble, dengan sebuah teleskop, menunjukkan bahwa alam semesta sedang berkembang. Teori ekspansi alam semesta pertama dikemukakan pada tahun 1920. Hingga turunnya al Qur’an tidak ada sumber lain yang dibuat untuk penegasan tersebut!


Orang kafir mendakwa bahwa al Qur’an adalah hasil pikiran Muhammad sendiri dan bukan wahyu dari Allah. Bagaimana kemudian orang-orang ingkar ini akan menjelaskan fakta bahwa Muhammad telah menjadi satu-satunya orang yang tahu akan perluasan jagat raya sebelum tahun 1920.
Penemuan Expansi Jagat Raya

Ada suatu perbedaan dalam fisika Newton. Newton percaya pada luas jagat raya yang tak bertepi dan jagat raya statis. Hukum gaya beratnya mengalami masalah. Bagaimana tubuh fisik, dalam rangka eons saling menentang daya tarik dan tidak roboh ke dalam kesatuan?

Formula yang dipikirkan oleh Einstein meninggalkan gagasan mutlak tentang ruang dan waktu sebagai poin-poin referensi untuk semua benda di alam semesta. Berdasarkan kajiannya pada rumus Einstein, Alexander Friedmann, seorang ahli fisika Rusia, menemukan bahwa alam semesta haruslah berkembang meluas. Georges Lemaître, seorang pastur Belgia, astronom dan kosmolog, merumuskan bahwa alam semesta telah bermula dari sebuah ledakan perubahan besar dari suatu yang kecil, dari superatom awal, seperti suatu yang tumbuh dari sebuah biji pohon ek. Teori ini menjelaskan pengunduran dari galaxi-galaxi dalam kerangka teori relativitas umum Einstein. Ini ide yang sangat luar biasa bahkan Einstein memiliki masalah untuk menerimanya, meskipun faktanya semua ini berasal dari formula dirinya sendiri. Einstein, agaknya, menghitung fisika yang bukan dari keahlian khusus Lemaître, dan jagat raya adalah suatu yang tidak terbatas luas dan dalam keadaan stabil.
Teori Lemaître menyodorkan fakta bahwa alam semesta berkembang meluas. Tidak ada filsuf dan tidak ada ilmuwan sebelumnya berangkat dari ide ini. Kant telah mengatakan di dalam Critique of Pure Reason bahwa ini adalah sebuah teka-teki tak terpecahkan oleh kecerdasan manusia. Teori ini sesuai dengan segala hal dan menjelaskan segala alasan mengapa alam semesta tidak roboh meskipun ada gaya berat.

Kuncinya sesuai dengan loker. Itu adalah penjelasan yang benar dari teka-teki. Namun, pernyataan ini bertemu dengan reaksi berlawanan seperti biasanya: “Tidak, ini bukan merupakan kebenaran …”
Di luar lingkungan dari kontroversi tentang teori ini, Astronom Amerika Hubble, pada waktu yang sama, melakukan pengamatan dengan teleskop yang canggih di tempat pengamatan Mount Wilson. Ia mengamati bahwa galaxi yang mundur satu sama lain membuktikan bahwa alam semesta sedang berkembang. Dalam jawaban atas orang-orang yang mengatakan bahwa mereka tidak percaya pada apa yang mereka tidak saksikan dengan mata, penemuan Hubble menyebabkan pernyataan berikut: “Sekarang apa yang Anda lihat, Anda akan percayai itu.” Hubble menunjukkan ini dengan Efek Doppler. Bahwa panjang gelombang dari benda-benda angkasa yang surut akan memperpanjang spectrum gelombang cahaya dan akan bergeser ke merah, sementara, jika benda mendekati satu sama lain, panjang gelombang akan memendek, bergeser ke biru. Cahaya yang datang dari galaxi yang dialihkan ke merah menunjukkan bahwa galaxi-galaxi sedang surut.
Sejalan dengan pengamatan ini, Hubble menemukan sebuah hukum mengejutkan : kecepatan galaxi yang telah surut setara proporsional dengan jarak antara galaxi.

Lebih jauh galaksi berdiri, semakin banyak kecepatan surutnya. Hasilnya diuji lagi dan lagi. Di tahun 1950, Teleskop yang sangat besar telah terpasang di Gunung Palomar di Amerika Serikat, sebuah instrumen terbesar dari jenisnya yang ada. Kontrol dan Tes-tes baru membenarkan pengamatan. Pengukuran yang dibuat menunjuk kepada fakta bahwa penciptaan jagat raya terjadi sekitar 10-15 miliar tahun yang lalu.
Kedua-duanya Einstein dan Lemaître memiliki kepentingan dalam karya Hubble; Einstein, yang tidak setuju dengan Lemaître pada awalnya, akhirnya mengakuinya selama konferensi, bahwa Lemaître adalah benar.
Ia mengakui bahwa kegagalan mendukung temuan-temuan ini adalah kekeliruan besar dalam hidupnya. Oleh karena itu adalah kenyataan bahwa jagat raya sifatnya yang dinamis dan berkembang, dikonfirmasi oleh pengamatan, juga divalidasi oleh fisikawan besar Einstein.
Dalam contoh disajikan oleh Hubble dan Lemaître, kita lihat ilustrasi bagaimana fisikawan tiba pada kesimpulan baik dalam teori dan melalui pengamatan. Sementara Lemaître menunjukkan bagaimana dia telah membuat kesimpulan dari Rumus Einstein untuk memperkuat teori penemuan itu, Hubble menyajikan data dari pengamatan dan kesimpulan.
Seperti yang kita lihat, hasil yang diperoleh oleh ahli fisika adalah konsekuensi dari kumulatif dan kolektif pengetahuan dan penelitian. Pencipta hukum fisika yang memberikan jawaban dalam al Qur’an kepada isu-isu besar yang penting sepanjang sejarah manusia. Presentasi Al Qur’an daripada fakta ilmiah adalah jelas, langsung, dan ringkas, tetapi berbeda dibandingkan dengan presentasi dari para ilmuwan, yang cenderung menjadi rumit dengan metode ilmiah dan dengan berbagai prosedur. Penyedia jawaban ini tidak harus melalui semua labirin para ilmuwan. Metode al Qur’an sangat mudah, teguh dan eksplisit.
Pada tahun 1922 fisikawan Rusia Alexander Friedmann meramalkan alam semesta memuai atau mengalami ekspansi. Menurut Fiedmann galaksi-galaksi juga bergerak kesamping tetapi dengan kecepatan rendah. Ketika alam semesta mengerut tidak semua partikel bertabrakan, ada yang bersimpangan jalan dan saling menjauhi, inilah yang dimaksud dengan jagat raya memuai atau ekspansi alam semesta. Menurut perhitungan,pemuaian alam semesta terjadi antara 5% – 10% dalam satu miliar tahun sekali.
ada 3 bentuk pemuaian atau ekspansi alam semesta model friedmann yaitu :
Model pertama : Alam semesta tidak terhingga dalam ruang yang tidak terbatas. Gravitasi begitu kuat sehingga ruang menggembung mirip permukaan bola dengan 3 dimensi, dan dimensi ke 4 adalah waktu yang rentangannya seperti garis bujur 2 yaitu batas awal dan batas akhir.
Model kedua : Ruang melengkung mirip pelana kuda dan tak terhingga
Model ke tiga : Ruang itu datar dan tidak terhingga dengan laju pemuaian yang kritis.
Dari model Freidmann diperkirakan suatu masa antara 10 sampai dengan 20 milyar tahun yang lalu, jarak anatara galaksi adalah 0 (zero). Teori relativitas umum telah mengatakan tentang adanya suatu titik singgularitas. Alam semesta rapat tidak terhingga, demikian juga lengkungan ruang waktunya. Ketika itu terjadilah Big Bang atau peristiwa dentuman besar.
Fisikawan Rusia George Gamow (1904-1968) mengatakan, pada usia awalnya jagat raya sangat rapat dan panas sehingga membara putih. Cahaya putih ini sangat jauh geseran merahnya dan terlihat sebagai gelombang mikro. Ini menunjukkan bahwa galaksi-galaksi diluar bima sakti sangat jauh sehingga memiliki sumber lemah. Sedangkan galaksi kita letaknya dekat sehingga mempunyai sumber kuat. Tetapi volume ruang sumber dekat tidak sebanyak yang dimiliki sumber jauh, artinya dimasa lalu sumber ini lebih banyak ketimbang masa kini. Dengan ekspansi dinamis alam semesta maka radiasi sinar kosmis mestinya tersebar keseluruh penjuru. Pada tahun 1960 an bentuk radiasi yang dibayangkan Gamow dan Adler menjadi pokok penelitian sekelompok Ilmuwan dengan peralatan akurat di Universitas Princeton, akan tetapi apa yang mereka cari telah ditemukan orang lain yaitu Arno penzias dan robert Wilson. Radiasi di tempat jauh yang meninggalkan sumbernya dalam masa lalu, baru dalam masa kini radiasi itu ke didektor .
Stephen Hawking menyatakan : seandainya ada kawasan anti materi dalam galaksi, kita bisa meneliti radiasi dan jumlahnya di tapalbatas kawasan materi dan anti materi,di tapal batas ini partikel saling meniadakan dan menghasilkan radiasi tinggi namun radiasi ini tidak kita temukan karena galaksi terbuat dari kuark bukan anti kuark. Ia juga berkata untunglah kuark dan anti kuark tidak sama banyak anihilisasi waktu jagat raya masih muda akan kaya radiasi tetapi miskin materi, tidak akan ada bintang, galaksi, planet, bumi bahkan diri kita. Baginnya,membicarakan kawasan anti materi terasa sangat religius.
Yaa, semua sudah diperhitungkan oleh Allah SWT.sebagai Sang Pencipta dengan teliti dan akurat sebagaimana firmannya :
“Sesungguhnya Allah telah menentukan jumlah mereka dan menghitung mereka dengan hitungan yang teliti.”
Disamping itu Allah benar-benar sudah memperhitungkan dengan hitungan yang sangat teliti yang juga tersirat dalam surat Jinn ayat 28 yang artinya
“dan menghitung segala sesuatu satu per satu “
Pembuktian bahwa jagat raya mengalami ekspansi bisa dilakukan dengan menggunakan efek doppler. Frekwensi yang berbeda pada cahaya akan mengasilkan warna yang berbeda pula, frekwensi rendah muncul pada ujung merah, frekwensi tinggi pada ujung biru spektra. Jadi bintang yang menjuhi kita, spektrumnya bergeser ka ujung spektra merah sedangkan bintang yang mendekati kita menunjukkan pergeseran biru. Derajat pergeseran ke sisi merah dan kesisi biru menunjukkan laju gerakannya. Para astronom menemukan karakter bintang-bintang galaksi bima sakti bergeser ke ujung merah ini menunjukkan galaksi menjauh dan berekspansi.
Berdasarkan pengamatan pada gerak bintang dari galaksi-galaksi, para Astronom menduga terdapat banyak materi tak tampak yang mempengaruhi gaya gravitasi.karena materi ini tidak memancarkan cahaya maka disebut sebagai materi gelap (dark matter)yang dapat berupa lubang hitam (black hole) dan juga nutrino dan apabila jumlah nutrino cukup banyak maka akan berpengaruh pada gaya gravitasi karena nutrino bermassa. Estimasi saat ini menyatakan bahwa jumlah materi yang tampak dijagat raya tidak cukup untuk mengerem ekspansi alam semesta sehingga alam semesta akan terus berkembang namun jika nutrino tersedia dalam jumlah yang cukup maka akan sanggup mengerem ekspansi alam semesta sampai suatu ketika akan berhenti dan kembali berkontraksi.Dengan demikian nutrino akan dapat menentukan nasib alam semesta, namun sayangnya nutrino belum cukup efektif terdeteksi.
Dengan ekspansi alam semesta yang didahului dengan Big Bang ini menunjukkan bahwa materi memiliki permulaan dan menyangkal secara ilmiah ungkapan bahwa materi tidak memiliki awalan atau dalam keabadian dengan demikian materi diciptakan oleh Sang Maha Pencipta sehingga sebenarnya alam semesta berada pada kendali eklusif penguasa tunggal dengan kekuasaan yang tidak terbagi-bagi, yaitu Tuhan Pencipta Alam Semesta Bagi otak yang cerdas, ciptaan itu terungkap bukan hanya dalam estetika seni namun juga dalam kerangka matematis, bagaimana tidak coba andai ekspansi alam semesta kecepatannya lebih lambat 1/10^18 (menurut ungkapan seorang ilmuwan) maka alam semesta akan runtuh, tenggelam kedalam dirinya sendiri dan tidak mungkin menjadi alam semesta yang seperti yang sekarang ini, karena pengembangan alam semesta berada pada besaran yang sangat kritis.
“Sesungguhnya Allah menahan langit dan bumi supayatidak lenyap, dan sungguh jika keduanya akan lenyap tidak ada seorangpun yang akan dapat menahan keduanya selain Allah. Sungguh Dia adalah Maha penyantun lagi Maha penyayang.”
Demikian juga dengan kuantitas materi, jika ia kurang dari yang sebenarnya alam semesta tidak akan tersebar ke sekitarnya membuat pembentukan benda-benda langit menjadi tak mungkin. kekuatan yang berlaku dalam pemecahan komposisi awal pada saat penciptaan tidak hanya hebat tiada banding tetapi rancangan di balik itu sangat luar biasa dan brelian. Segala sesuatu dirancang oleh Sang pencipta untuk memungkinkan keberadaan alam semesta bahkan kehidupan kita dibumi ini. Semua peristiwa ini sebenarnya adalah sarana untuk menunjukkan adanya kekuasaan yang tak terbatas Sang pencipta kepada kita semua agar kita tidak menutup mata kepadaNya. Jika Dia berkehendak maka akan terciptalah segala sesuatu sesuai dengan kehendaknya.
(Allah) pencipta langit dan bumi. Apabila Dia hendak menetapkan sesuatu, Dia hanya berkata kepadanya, “Jadilah” maka jadilah sesuatu itu. Qs. Al-Baqarah (2):117.
Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa sejumlah proses dialam terjadi dalam satu arah dan tidak dapat balik lagi arahnya ditentukan oleh penambahan entropi keseluruhan. Dengan demikian energi semakin berkurang keterpakaiannya dan dan akhirnya menjadi tak menguntungkan lagi. Apabila alam semesta dan materi berada pada sepanjang keabadian maka alam semesta ini akan diam dalam waktu yang abadi dan tidak pernah mengalami ekspansi atau pemuaian.
Disamping itu jika jumlah total energi massa terbatas dan jumlah energi yang digunakan berkurang, maka alam semesta mustahil ada selama-lamanya karena telah menghabiskan energi yang telah digunakan. Misalnya semua atom radio aktif akan rusak sehingga setiap bagian alam semesta akan memiliki suhu yang sama, sehingga tidak akan terjadi aktifitas apapun. Maka solusi yang terbaik adalah bahwa alam semesta tentu diciptakan dengan banyak energi yang telah digunakan kemudian sejak itu mengalami kemunduran.

Terdapat dua karakteristik penting dari BBN:

• BBN berlangsung hanya dalam waktu tiga menit (selama periode dari 100 hingga sekitar 300 detik dari awal ekspansi ruang); setelah itu, temperatur dan kerapatan alam semesta menurun hingga di bawah harga yang dibutuhkan untuk melangsungkan fusi nuklir. Peristiwa BBN yang singkat ini memainkan peranan penting dalam evolusi alam semesta karena mencegah terbentuknya elemen-elemen yang lebih berat daripada berilium dimana pada saat yang sama elemen ringan yang tidak ikut terbakar pada fusi nuklir awal, seperti deuterium, tetap eksis.
• BBN berlangsung secara menyeluruh, mencakup seluruh alam semesta (saat itu).

Parameter kunci dalam menghitung efek BBN adalah jumlah foton per baryon. Parameter ini berhubungan dengan temperatur dan kerapatan alam semesta awal sehingga kondisi dimana fusi nuklir terjadi dapat ditentukan. Selanjutnya kita dapat menurunkan kelimpahan elemen. Perhitungan berdasarkan teori Big Bang yang kita yakini saat ini, peristiwa BBN menghasilkan sekitar 75% H-1, sekitar 25% helium-4, sekitar 0.01% deuterium, sedikit lithium dan berilium, dan tanpa elemen-elemen berat yang lain. Kelimpahan yang teramati saat ini konsisten dengan jumlah tersebut sehingga merupakan salah satu bukti yang mendukung teori Big Bang. Persentase kelimpahan ini merupakan presentasi massa.

 Urut-urutan BBN

Nukleosintesis Big Bang dimulai satu menit setalah Big Bang, ketika alam semesta cukup dingin untuk membentuk proton dan netron, setelah bariogenesis. Dari perhitungan termodinamika sederhana, dapat dihitung fraksi proton dan netron berdasarkan temperatur pada saat itu. Fraksi ini dinyatakan dalam proton per netron, sebab netron yang bermassa lebih besar meluruh secara spontan dengan waktu paruh 15 menit. Salah satu ciri BBN adalah bahwa hukum-hukum fisika dan tetapan-tetapan yang mengatur kelakuan materi pada tingkatan energi saat itu telah dipahami dengan sangat baik, sehingga BBN bukan merupakan peristiwa yang spekulatif sebagaimana peristiwa-peristiwa lainnya di awal alam semesta.

Begitu alam semesta mengembang, dia mendingin. Netron bebas dan proton menjadi kurang stabil daripada inti helium, sehingga proton dan netron memiliki kecenderungan untuk membentuk helium-4. Namun pembentukan helium-4 membutuhkan langkah antara yaitu pembentukan deuterium. Pada saat nukleosintesis terjadi temperatur cukup tinggi, sehingga energi rata-rata per partikel lebih besar daripada energi ikat deuterium; oleh karenanya setiap deuterium yang terbentuk segera hancur kembali (situasinya dikenal sebagai deuterium bottleneck). Di sini, pembentukan helium-4 tertunda hingga alam semesta cukup dingin untuk membentuk deuterium (pada sekitar T = 0.1 MeV), dimana pembentukan elemen tersebut terjadi secara tiba-tiba dan dalam skala besar. Segera setelah itu, pada tiga menit setelah Big Bang, alam semesta menjadi terlalu dingin untuk reaksi fusi nuklir apa pun terjadi. Pada titik ini kelimpahan elemen menjadi konstan dan perubahan hanya terjadi dari peluruhan radioaktif beberapa produk BBN (seperti tritium).

Sejarah nukleosintesis Big Bang

Sejarah nukleosintesis Big Bang dimulai dengan perhitungan dari Ralph Alpher dan George Gamow pada 1940an.

Selama 1970an, terdapat masalah besar, yaitu kerapatan baryon, sebagaimana dihitung nukleosintesis Big Bang, kurang daripada massa yang teramati berdasarkan perhitungan laju ekspansi. Teka-teki ini dipecahkan melalui postulat adanya materi gelap.

 Elemen Berat

Nukleosintesis Big Bang tidak menghasilkan elemen-elemen yang lebih berat daripada berilium. Tidak ada inti stabil di alam yang mengandung 8 nukleon, sehingga terdapat bottleneck yang menghentikan proses nukleosintesis hanya sampai di sini. Pada reaksi fusi nuklir yang terjadi di dalam bintang, bottleneck tersebut dilewati melalui proses triple-alpha, yaitu proses reaksi nuklir yang melibatkan tumbukan tiga inti helium-4. Namun proses triple alpha tidak dapat mengubah sejumlah besar helium menjadi karbon hanya dalam orde waktu beberapa menit. Proses triple-alpha memakan waktu puluhan ribu tahun untuk dapat mengubah helium menjadi karbon dalam jumlah yang signifikan.

 Helium-4

Nukleosintesis Big Bang memperkirakan terdapat sekitar 25% helium-4 di alam semesta, dan jumlah ini tidak bergantung pada kondisi awal alam semesta. Hal ini disebabkan helium-4 sangatlah stabil sehingga hampir semua netron akan bergabung dengan proton untuk membentuk helium-4. Sebagai tambahan, dua atom helium-4 tidak dapat bergabung untuk membentuk atom stabil, sehingga sekali helium-4 terbentuk dia tetap akan menjadi helium-4. Hal ini dapat digambarkan dengan menganalogikan helium-4 sebagai abu. Jumlah abu yang dihasilkan sebatang ranting yang dibakar adalah tetap, tidak bergantung pada bagaimana cara ranting itu dibakar.

Pengetahuan mengenai kelimpahan helium-4 menjadi penting karena ternyata didapati bahwa kelimpahan helium-4 di alam semesta lebih besar daripada yang diperkirakan dari nukleosintesis bintang. Sebagai tambahan, kelimpahan ini menjadi sebuah batu uji penting bagi teori Big Bang. Jika kelimpahan helium-4 jauh berbeda dari angka 25%, maka akan menghadirkan tantangan serius bagi teori Big Bang.

 Deuterium

Kebalikan dari helium-4, deuterium sangatlah tidak stabil dan sangat mudah hancur. Karena helium-4 sangat stabil, ada kecenderungan kuat bagi dua inti deuterium untuk membentuk helium-4. Satu-satunya alasan BBN tidak mengubah semua deuterium di alam semesta menjadi helium-4 adalah ekspansi membuat alam semesta mendingin dan memotong pengubahan ini. Tidak seperti helium-4, jumlah deuterium di alam semesta bergantung pada kondisi awal alam semesta. Makin padat alam semesta, makin banyak deuterium yang terkonversi.

Sampai kini tidak diketahui proses yang dapat memproduksi deuterium dalam jumlah signifikan selain proses BBN. Pengamatan kelimpahan deuterium menyarankan bahwa usia alam semesta tidaklah tidak terbatas, yang sesuai dengan teori Big Bang.

Selama dekade 1970an, dilakukan upaya besar untuk menemukan proses yang dapat memproduksi deuterium, yang pada gilirannya menjadi upaya untuk memproduksi isotop yang lebih berat daripada deuterium. Masalahnya adalah ketika konsentrasi deuterium di alam semesta konsisten dengan model Big Bang, harga tersebut terlalu tinggi untuk konsisten dengan model yang menduga bahwa kebanyakan alam semesta terdiri dari proton dan netron. Jika kita mengasumsikan bahwa alam semesta keseluruhannya terdiri dari proton dan netron, kerapatan alam semesta akan sedemikian sehingga kebanyakan deuterium yang teramati sekarang sudah terbakar menjadi helium-4.

Ketidakkonsistenan antara pengamatan deuterium dan pengamatan laju ekspansi alam semesta membawa kepada usaha untuk menemukan proses memproduksi deuterium. Setelah satu dekade usaha ini, konsensus akhir adalah bahwa proses ini tidak mungkin terjadi, dan penjelasan standar yang sekarang digunakan tentang kelimpahan deuterium adalah bahwa alam semesta kebanyakan tidak terdiri dari baryon, dan bahwa materi non-baryonik (disebut juga sebagai materi gelap) mendominasi massa materi alam semesta.

Sangat sulit menjelaskan proses fusi nuklir yang dapat menghasilkan deuterium. Proses ini mensyaratkan temperatur yang cukup tinggi bagi terbentuknya deuterium, tetapi tidak cukup tinggi bagi produksi helium-4, dan proses ini harus terdinginkan secara tiba-tiba hingga mencapai temperatur non-nuklir tidak lebih dari beberapa menit saja dan juga diperlukan kondisi agar deuterium segera tersapu keluar dari proses sebelum bergabung dengan yang lain membentuk helium-4.

Memproduksi deuterium dari fisi nuklir juga sangat sulit. Deuterium sangat tunduk pada proses nuklir, dan tumbukan di antara inti atom mungkin menghasilkan penyerapan inti, atau pelepasan netron-netron bebas atau partikel alpha. Selama 1970an, usaha-usaha dilakukan dengan menggunakan sinar kosmik yang ditumbukkan pada sebuah obyek (cosmic ray spallation) untuk menghasilkan deuterium. Usaha-usaha ini gagal tetapi secara tidak terduga menghasilkan elemen-elemen ringan yang lain.

Status dan Implikasi BBN

Teori BBN memberikan deskripsi matematik yang detail mengenai produksi elemen-elemen ringan seperti deuterium, helium-3, helium-4, dan lithium-7. Lebih Khusus lagi, BBN menghasilkan prediksi kuantitatif yang teliti mengenai komposisi elemen-elemen tersebut di masa-masa awal terbentuknya alam semesta, yang disebut juga sebagai kelimpahan primordial.

Seperti yang telah diuraikan di atas, dalam gambaran standar BBN, semua kelimpahan elemen ringan bergantung pada jumlah materi biasa (baryon) relatif terhadap radiasi (foton). Karena berdasarkan prinsip kosmologi alam semesta adalah homogen, maka ia akan mempunyai satu harga yang unik untuk rasio baryon terhadap foton (tetapi harga ini masih belum diketahui). Pertanyaan berikut dapat diajukan untuk menguji teori BBN terhadap pengamatan: dapatkah semua pengamatan elemen ringan dijelaskan dengan sebuah "harga tunggal" rasio baryon terhadap foton? Atau lebih tepat lagi, untuk mendapatkan satu rentang ketelitian tertentu dari prediksi dan pengamatan, dapat ditanyakan: adakah suatu "rentang" harga rasio baryon terhadap foton yang dapat berlaku untuk seluruh pengamatan?

Jawaban saat ini adalah ya: prediksi elemen ringan BBN dapat dipersatukan dengan pengamatan untuk sebuah rentang harga baryon terhadap foton, dengan ketidakpatian teoritis dan pengamatan dimasukkan ke dalam perhitungan. Kecocokan ini merupakan keberhasilan kosmologi modern: BBN berhasil mengekstrapolasikan kandungan dan kondisi alam semesta sekarang (yang berusia sekitar 14 milyar tahun) kembali hingga saat dia baru berumur satu detik, dan hasilnya sesuai dengan pengamatan.

Teori BBN non-standar

Sebagai tambahan pada skenario BBN standar, terdapat beberapa skenario BBN yang tidak standar. Terdapat berbagai macam alasan dalam meneliti BBN non-standar. Pertama, lebih bersifat sejarah, adalah untuk memecahkan ketidakkonsistenan antara prediksi BBN dan pengamatan. Tetapi hal ini telah dibuktikan oleh metode dan instrumen pengamatan yang makin baik. Yang kedua, merupakan fokus pengembangan teori BBN non-standar di awal abad ke-21, yaitu menggunakan BBN untuk mencari batas-batas fisika spekulatif. Sebagai contoh, BBN standar mengasumsikan bahwa tidak ada partikel hipotetik eksotik yang terlibat dalam BBN, tetapi seseorang dapat memasukkan partikel hipotetik (seperti neutrino masif) dan melihat apakah yang akan terjadi.