LHC, Usaha membongkar Misteri Alam Semesta

LHC, Usaha membongkar Misteri Alam Semesta
"Large Hadron Collider adalah cincin "Akselerator Partikel" dan "Atom-Smasher"
raksasa yg dibuat oleh Badan Riset Nuklir Eropa (CERN) dengan panjang keliling 27
km yg terletak pd kedalaman 175 meter dibawah tanah. Dibangun diantara
perbatasan Perancis dan Swiss, cincin itu sendiri terdiri dari 9300 kumparan magnet
superkonduktif dengan berat berton-ton yg dirangkai seperti sosis dan kemudian
didinginkan dengan sekitar 96 ton helium cair.
Sampai saat ini Proyek LHC melibatkan sekitar 7000 org Ahli Fisika Partikel (hampir
separo dari semua ahli fisika partikel di seluruh dunia) dari 80 negara dan telah
menghabiskan biaya sekitar USD 5,8 miliar (sekitar Rp 53,3 triliun).
Cara Kerja LHC adalah :
LHC terdiri dari dua buah pipa cahaya yg berdekatan dimana masing-masing pipa
berisi sekelompok proton yg "berlari" mengilingi cincin utama ( 27 km ) secara
berlawanan arah. Setiap kelompok proton tersebut didorong" oleh mesin LHC
sehingga bisa mengandung energi sebesar 7 Trilyun Volt (7 TeV). Pada 4 titik
tertentu 2 pipa tersebut akan bersilangan satu sama lain sehingga 2 kelompok
proton tadi akan saling bertabrakan dg total energi sebesar 14 TeV dan
menghasilkan 600 juta partikel per detik.
Pada titik-titik tabrakan tersebut dipasang detektor-detektor raksasa yg akan
mencatat semua serpihan partikel super kecil yg dihasilkan pada setiap tabrakan.
Saking besarnya salah satu dari detektor tersebut konstruksi bisa dipakai untuk
membangun satu Menara Eiffel baru.
Large Hadron Collider dibangun untuk menjawab berbagai misteri terbesar
dalam alam semesta, yaitu :
Bagaimana Alam Semesta Bisa Terbentuk Sampai Bisa Seperti Sekarang
Ini ?
Memang para ahli sudah sepakat bahwa alam semesta terbentuk akibat peristiwa
"Big Bang" tapi mereka belum benar-benar memahami bagaimana dan mengapa
alam semesta bisa berkembang seperti sekarang ini. Dengan mesin LHC bisa
diketahui apa yg terjadi [b]sepersejuta detik[/] setelah big bang terjadi.
Para ahli berharap akan bisa melihat partikel paling eksotis yaitu “Partikel Higg
Boson” atau populer disebut dengan “Partikel Tuhan”. Mereka sdh punya dugaan
sendiri tapi para ahli juga berharap pada apa yg "tidak terduga".
Macam Apa Alam Semesta Kita Ini ?
Banyak ahli fisika yg percaya bahwa alam semesta kita tidak hanya terdiri dari 3
dimensi (ruang dan waktu) seperti yg kita pahami saat ini. Bahkan ada yg
menyatakan bahwa alam semesta sebenarnya terdapat 10 Dimensi.
Dimana anti-materi berada?
Big Bang menghasilkan "materi" (zat) dan anti-materi dengan jumlah yg sama,
tetapi kita hanya bisa melihat "materi" saja. Apa yg terjadi dengan anti-materi ?
Dengan percobaan LHC bisa dipelajari perbedaan yg hampir tidak terlihat antara
partikel materi dan anti-materi tersebut.
Kenapa Partikel Memiliki Massa ?
Partikel cahaya atau Photon tidak memiliki massa. Sedangkan partikel zat lain
seperti elektron dan quarks memiliki massa dan para ahli fisika tidak tahu pasti
kenapa bisa begitu.
Terbuat Dari Apakah Alam Semesta Kita Ini ?
Para ahli hanya mengetahui 4% materi yang menyusun alam semesta kita
sedangkan 96% masih merupakan misteri besar yg populer disebut "Dark Energy".
Asteroid Sepanjang 50 Km Dekati Bumi
Rachmadin Ismail - detikNews
Foto: AFP
Jakarta - Sebuah asteroid sepanjang 50 km mendekati bumi pada hari ini, Senin (9/3/2009). Posisi asteroid
tersebut lebih dekat daripada jarak bulan ke bumi.
"Jaraknya kurang dari 74.000 km, 2 kali dari jarak satelit geo stasioner," kata Peneliti Utama AstronomiAstrofisika LAPAN Thomas Djamaluddin kepada detikcom, Senin (9/3/2009).
Namun Thomas meminta masyarakat tidak perlu khawatir. Asteroid tersebut masih berada dalam jarak
aman.
"Melintas saja karena dekat, setelah itu menjauh lagi. Kemungkinan tidak akan bertubrukan dalam waktu
seabad lagi," jelasnya.
Peristiwa tubrukan asteroid, kata Thomas, sebelumnya pernah terjadi 65 juta tahun yang lalu. Pada saat itu,
tumbukan terjadi di Semenanjung Yukatan, Meksiko, yang diduga menjadi penyebab musnahnya
dinosaurus dari muka bumi.
"Yang kedua seabad lalu, ada pecahan komet ENCKE yang jatuh di Siberia. Hal ini menyebabkan lubang
sebesar Jawa Barat," tambahnya.
Untuk asteroid kali ini, Thomas mengaku tidak terlalu khawatir. Seandainya jatuh ke bumi pun dampaknya
tidak akan terlalu besar.
"Kemungkinan hanya mengganggu jaringan satelit di bumi saja," pungkasnya.
Menarik membaca berita hari ini, satu koneksi buruk menyebabkan ‘mesin penghancur
atom’ ditutup, hanya setelah beberapa hari dioperasikan. Kesalahan yang hanya
disebabkan oleh satu penyolderan yang buruk dari 10ribu koneksi adalah sebuah
kesalahan kecil, tetapi menyebabkan pengoperasian menjadi tertunda dalam jangka waktu
lama, ditambah lagi biaya operasionalnya yang besar. Paling tidak pengoperasian
berikutnya baru bisa dilakukan lagi setelah bulan Mei tahun depan.
Eksperimen mesin penghancur atom. Kredit : CERN, Northeastern University, Chicago
University
Alat apakah itu? Yang sampai sebegitu rumitnya? ‘Mesin penghancur atom’ itu adalah
sebuah alat yang disebut sebagai Large Hadron Collider (LHC) milik CERN (Conseil
Européen pour la Recherche Nucléaire/Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir), sebuah alat
yang berupa terowongan berbentuk lingkaran dengan keliling sebesar 27 km, di dalam
tanah dalam perbatasan Swiss-Prancis di Jenewa. Alat tersebut dibuat untuk mempelajari
komponen terkecil dari materi, sehingga bisa menjelaskan semua benda di dalam alam
semesta ini bisa terbuat. Sekaligus bisa memberikan gambaran seperti apakah ‘big bang’,
berdasarkan komponen-komponen terkecil tersebut ada, yang mana ‘big bang‘ sendiri
merupakan teori tentang terciptanya alam semesta. Mengapa itu bisa terjadi, karena
dengan LHC, para ilmuan menguji tumbukan-tumbukan partikel ber-energi sangat tinggi,
sehingga bisa ‘melihat’ gambaran tentang materi pada skala yang sangat-sangat kecil,
sebagaimana yang terbentuk sesaat ketika seper-semilyar detik setelah big-bang.
Lalu? Apa perlunya itu semua penemuan-penemuan partikel yang sangat-sangat kecil itu?
Yang pasti karena memang belum ditemukan keberedaannya, tetapi upaya tersebut
merupakan upaya yang penting dalam menjelaskan fenomena yang sangat fundamental.
Di dalam fisika dikenal adanya Model Standar yang menjelaskan bagaimana partikepartikel berinteraksi secara fundamental di alam.
Semua persamaan-persamaan dalam Model Standar (kecuali persamaan gravitasi)
menjelaskan gaya dan interaksi di alam tanpa menyertakan adanya besaran massa. Agar
setiap partikel elementer di alam mempunyai bobot massa, secara hipotesa diperkenalkan
adanya partikel elementer skalar masif, yang disebut sebagai High-Bosson. Disebut
sebagai hipotesa, karena keberadaannya belum ditemukan, melainkan merupakan
perumusan fisika dari medan Higgs, (dari nama fisikawan Peter Higgs). Secara umum
disebut sebagai partikel Higgs-Boson.
Oleh karena itu, untuk mempelajari keberadaannya, para fisikawan harus
‘menghancurkan’ partikel-partikel sampai ke tingkat di mana semua menjadi komponen
paling elementer yang bisa diperoleh, menjadi energi, yang kemudian termaterialisasi
kembali sebagaimana apa adanya. Medan Higgs, jika ada akan menyebabkan ketika
partikel dihancurkan sampai menjadi quark, atau partikel-partikel lain, akan mempunyai
ke-khas-an bergantung massa. Semakin besar massa, semakin banyak hancur menjadi
bentuk partikel lebih kecil bahkan sampai menjadi energi, yang akan direkam dan
diperhitungkan oeh detektor, jika dihancurkan oleh mesin penghancur partikel. Kemudian
ketika berkondensasi maka akan kembali menjadi partikel-partikel, bahkan bila mungkin
akan menjadi partikel yang sebelumnya pernah ditemukan. Masalahnya adalah, sejauh
yang telah dilakukan, tumbukan partikel selalu menghasilkan jenis partikel yang sama,
sehingga ada hal hal lain yang harus diperhatikan.
Fisika energi tinggi adalah mengenai statistik. Sedangkan quantum itu berisi
‘ketidakpastian’, di mana interaksi pada tingkat sub-atomik merupakan kejadian yang
berlangsung secara acak, sehingga sekalipun tidak ada kejadian fisika yang terjadi, tetapi
data pengamatan menunjukkan adanya ‘kejadian menarik’. Oleh karena itu, untuk
mendapatkan sesuatu ‘kejadian yang berulang’, (yang artinya memang sesuatu memang
terjadi), maka harus dilakukan pengukuran secara terus menerus dalam jangka waktu
yang panjang dengan kalibrasi pengukuran yang tetap terjaga selama pengukuran tersebut
berlangsung. Hanya dengan satu kejadian saja tidak akan cukup untuk mengatakan bahwa
sesuatu itu ‘ada’.
Jadi, LHC adalah mesin besar yang akan menghancurkan atom-atom sehingga bisa
membuktikan bahwa Higgs Bosson (partikel Higgs) itu memang benar ada? Itu adalah
salah satu alasan, tetapi alasan yang paling fundamental (raison d’être) adalah
berdasarkan persamaan fundamental hubungan massa energi yang sangat terkenal dan
dirumuskan oleh Albert Einstein: E = mc2. Sehingga dengan mempercepat partikelpartikel (dalam hal ini partikel-partikel yang dipergunakan adalah hadron, yaitu proton
dan timbal), mencapai kelajuan yang hampir mencapai laju cahaya, kemudian
ditumbukkan maka energinya menjadi sangat luar biasa sehingga bisa berubah menjadi
partikel-partikel jenis yang lain. Dari konversi materi-energi ini lah diharapkan akan
tercipta materi-materi yang mungkin tercipta pada saat awal alam semesta ada dan hanya
tercipta sesaat sebagai penyusun awal alam semesta.
Sebagaimana namanya, LHC mempergunakan Hadron untuk ditumbukkan, dan dua jenis
hadron yaitu proton dan/atau timbal, karena:
•
•
Keduanya bermuatan, sehingga bisa dipercepat oleh gaya elektromagnetik yang
diciptakan oleh peralatan.
Keduanya tidak mudah meluruh karena berat dan tidak akan kehilangan banyak
energi ketika dipercepat di dalam lingkaran.
Jika memang demikian yang terjadi, lalu apa istimewanya sehingga pencarian partikel ini
bisa berdampak besar bagi ilmu pengetahuan dan juga pemahaman kita tentang alam
semesta? Partiel Higgs boson, dikenal juga sebagai partikel Tuhan, karena jika memang
benar ada, partikel tersebut bisa menjelaskan banyak hal yang berkaitan keberadaan fisik
benda-benda yang ada di seluruh alam semesta.
Secara umum, studi dari LHC diharapkan bisa menjawab beberapa pertanyaan, yang
pertama tentunya keberadaan partikel Higgs boson. Selain itu, beberapa hal yang lain
adalah:
Partikel Simetri Super. Semenjak awal tahun 1970-an, studi teori String telah dilakukan
untuk menjawab impian Einstein yang belum terjawab, yaitu menyatukan semua teori
menjadi Teori Tunggal (unified theory), yaitu hanya ada satu teori yang bisa menjelaskan
interaksi semua gaya dan materi di alam semesta. Menurut teori simetri super, setiap
spesies partikel (elektron, quark, neutrino, dll), simetri super menyebabkan keberadaan
spesies pasangan - disebut sebagai spartikel (selektron, squark, sneutrino, dll) -, yang
sampai sekarang belum pernah ditemukan. Dibutuhkan tumbukan yang lebih hebat
sehingga spesies tersebut bisa ditemukan, (bila memang ada). LHC diperhitungkan cukup
kuat untuk mengamati keberadaannya. Dan bila memang ditemukan, bisa juga memberi
gambaran mengenai materi gelap - materi yang tidak memberikan informasi cahaya, dan
hanya diketahui dari pengaruh gravitasinya. Materi gelap ada melimpah di dalam alam
semesta ini, dan diduga bahwa materi gelap tersusun dari spartikel.
Partikel Antardimensi. Pemahaman kita pada ruang lebih banyak dipahami sebagai ruang
dalam tiga dimensi, seperti kiri-kanan, atas-bawah, depan-belakang. Einstein sendiri telah
menunjukkan bahwa ruang yang kita pahami lebih dari yang bisa kita lihat karena
gravitasi merupakan kelengkungan dalam dimensi ruang (dan waktu), sehingga
membongkar pemahaman kita akan ruang dan waktu. Sekarang, dengan adanya LHC,
saatnya membuktikan. Dari perhitungan mempergunakan teori String, ada serpihan kecil
akibat tumbukan proton yang terlempar keluar dari dimensi ruang yang kita kenal dan
‘terperangkap’ pada dimensi yang lain, ditandai dengan hilangnya sejumlah energi yang
dibawa oleh serpihan tersebut. Tetapi kita masih belum tahu seberepa kuat tumbukan
tersebut dibutuhkan sehingga proses tersebut terjadi, karena angkanya sendiri bergantung
pada ketidaktahuan yang lain: seberapa kecil/besar dimensi ekstra, (jika memang ada).
Ada atau tidak, pengujian dengan LHC tetap dilakukan dan hasilnya akan menentukan
itu.
Hal yang lain adalah, Lubang Hitam Mikro. Studi dari teori String juga memberikan
pendapat bahwa dengan tumbukan, maka lubang hitam bisa terbentuk, memungkinkan
studi terhadap lubang hitam dilakukan dalam laboratorium. Hal tersebut dimungkinkan
karena dengan pertumbukan proton-proton, ada suatu saat ketika energi tersekap dalam
suatu ruang yang sangat kecil, sedemikian sehingga lubang hitamg yang sangat sangat
kecil terbentuk. Tentulah sudah menjadi pemahaman umum bahwa lubang hitam adalah
pemakan segalanya, bahkan cahaya pun bisa tersedot ke dalamnya. Jadi, apakah tidak
menjadi berbahaya kalau lubang hitam tercipta dalam laboratorium akan menghisap
semua materi yang ada di sekitarnya, bahkan menghisap Bumi kita? Tentu tidak!
Menurut Stephen Hawking, bahkan lubang hitam mengalami pemusnahan, sehingga
lubang hitam yang sangat sangat kecil tersebut akan lenyap dalam fraksi kecil seper per
per sekian detik, sehingga sangat pendek untuk menjadi sebuah bencana, tetapi cukup
lama bagi para ilmuan untuk mendapatkan manfaat kelimuan dari informasi yang sesaat
tersebut.
Tetapi, bila teori Hawking salah? Di dalam alam semesta ini, banyak sekali ‘mesin
penghancur atom’ yang jauh lebih kuat dari LHC, dan tidak pernah dijaga sistem
energinya. Bintang-bintang dan galaksi-galaksi adalah ‘mesin penghancur atom’ alamiah,
dan hasil proses mesin tersebut, dikenal sebagai berkas kosmis, secara terus menerus
menghujani Bumi, dengan tingkat energi yang jauh lebih besar daripada LHC, tetapi
Bumi tetap ada, sehingga LHC masih bisa dikatakan lebih jinak dibandingkan semua
proses yang terjadi di alam.
Apakah memang itu semua kandidat-kandidat partikel yang dihasilkan oleh LHC?
Akankah semua penemuan tersebut bisa menjadikan teori tunggal yang bisa menjelaskan
alam semesta? Toh penamaan partikel Tuhan mempunyai pretensi bahwa penemuan
tersebut akan mengarahkan pada teori penyatuan agung alam semesta? Secara berseloroh,
Stephen Hawking berani bertaruh $100 bahwa LHC tidak akan menghasilkan partikel
Tuhan yang belum tentu jelas keberadaannya, dan semuanya harus kembali ke awal.
Tentunya jika benar demikian, membutuhkan kerendahan hati untuk mengakui bahwa
teori yang dikembangkan pun bisa salah, atau dikarenakan teori yang tidak lengkap, yang
pasti menyebabkan seseorang harus mulai lagi dari awal.
Di sisi lain, eksperimen membuka kemungkinan yang lain, bisa saja bukan partikel
Higgs, mungkin lubang hitam tidak seperti yang pernah kita bayangkan, tetapi bukan
tidak mungkin sesuatu yang tidak kita pikirkan sebelumnya terjadi, dan itu membutuhkan
penjelasan yang baru. Lalu apakah penjelasan tersebut bisa menjelaskan segalanya?
Dengaan teknologi yang sangat mahal (mencapai US$ 8 milyar dari hasil kongsi 60
negara) dan canggih tentunya, apakah akan bisa membuka rahasia alam semesta? Tidak
mudah menjawabnya, karena melihat kenyataan, baru beberapa hari berfungsi saja sudah
mengalami gangguan, itu adalah contoh kecil bahwa untuk memahami alam semesta
bukanlah pekerjaan yang mudah.
Tidak hanya tantangan teknis, tetapi belajar dari sejarah, sampai dengan abad ke -19,
atom dipercaya sebagai komponen paling dasar penyusun materi, dan tidak bisa dipecah-
pecah lagi. (Atom berasal dari bahasa Yunani yang artinya ‘tidak terbagi’). Tetapi alam
selalu menunjukkan hal-hal yang tidak terbayangkan sebelumnya, J. J. Thomson
menemukan elektron, yang artinya, artinya atom masih bisa dibagi lagi menjadi
komponen yang lebih kecil. Lebih jauh, Ernest Rutherford menunjukkan bahwa atom
tersusun dari adanya ruang-ruang kosong, karena atom tersusun dari elektron-elektron
yang ‘mengorbit’ terhadap inti, dan massa atom ditentukan oleh massa inti. Dan terus
menerus pemahaman manusia terhadap alam semesta diaduk-aduk, mulai dari teori
Einstein yang menyatakan bahwa ruang-waktu tidaklah mutlak. Materi
memelengkungkan ruang, ruang mengarahkan bagaimana materi bergerak. Cahaya
adalah gelombang sekaligus partikel. Energi dan materi adalah sama, dan bisa berubah
satu sama lain. Realitas menjadi sesuatu yang tidak bisa ditentukan secara pasti. Sampai
saat ini pun, masih banyak hal-hal di alam yang belum bisa dijawab, kalau tidak, untuk
apa ada proyek ambisius seperti LHC ini bukan? Seperti juga perjalanan studi LHC
memberikan kita pelajaran: alam semesta tidak akan dengan mudah membuka
rahasianya, dan itu hanya bisa dilakukan, hanya jika kita dengan sungguh-sungguh,
tekun, tabah dan rendah hati mempelajari fenomena alam.
Sumber : LiveScience, Cern, UCDAVIS, LHC Critics on LiveScience