Salah satu lompatan terbesar dalam fisika partikel pada tahun 2012 lalu adalah penemuan partikel yang “mirip”
Higgs Boson atau
Higgs particle, yang kemudian dinamai
Partikel Tuhan.
Atom selama ini dikenal terdiri dari 3 jenis yaitu:
- Proton (bermuatan positif),
- Elektron (bermuatan negatif), dan
- Neutron (bermuatan netral).
Tapi kini ada lagi tambahan keempat dari ketiga atom tersebut. Ia berupa partikel, tak terlihat mata alias “gaib”, yaitu berupa “partikel pembuat massa benda” termasuk massa yang ada di dalam ketiga atom diatas.
Massa benda terdapat disemua benda
seantero alam semesta, mulai dari atom hingga seluruh benda di alam
semesta, bahkan terdapat pada benda yang tak terlihat termasuk Materi
Gelap (Dark Matter) dan Energi Gelap (Dark Energy), yaitu Higgs-Boson atau Higgs Particle yang telah ditemukan ini!
Penemuan
partikel Tuhan yang diumumkan pada 3 Juli 2012 lalu di Jenewa, Swiss
itu, menjadikan tonggak sejarah perkembangan fisika partikel setelah
melakukan penelitian selama 40 tahun.
Dampak bagi orang awam adalah tidak ada lagi penjelasan sederhana tentang komposisi atom.
Temuan ini merupakan hal yang penting dalam meneliti alam semesta. Dalam ‘Partikel Tuhan’, atom juga memiliki massa jenis.
Selain itu, temuan ini memberikan
pemahaman baru tentang atom, yang juga akan memberikan standar baru di
dunia fisika untuk menuntun pembentukan teknologi baru berdasarkan
partikel ini.
“Hasil ini menandai terobosan signifikan
dalam pemahaman kita tentang hukum-hukum dasar yang mengatur alam
semesta,” ujar John Womersley, Kepala Badan Penelitian Publik Inggris.
Teori Higgs-Boson
Temuan ‘Partikel Tuhan’ berdasarkan teori
tentang alam semesta, yang diungkapkan ahli Fisika asal Inggris Peter
Higgs, pada 1960. Teori Higgs menjelaskan bagaimana partikel membentuk
kelompok bersama untuk membentuk bintang, planet, dan kehidupan.
Sebuah partikel yang membentuk sebuah obyek, baik itu molekul, sebutir apel, sebuah kereta, hingga sesosok manusia, dia adalah massa.
Massa (berasal dari bahasa Yunani
μάζα) adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk
menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau.
Ahli Fisika asal Inggris Peter Higgs
Dalam kegunaan sehari-hari, massa
biasanya disinonimkan dengan berat. Namun menurut pemahaman ilmiah
modern, berat suatu objek diakibatkan oleh interaksi massa dengan medan
gravitasi.
Sebagai contoh, seseorang yang mengangkat
benda berat di Bumi dapat mengasosiasi berat benda tersebut dengan
massanya. Asosiasi ini dapat diterima untuk benda-benda yang berada di
Bumi.
Namun apabila benda tersebut berada di Bulan, maka berat benda tersebut akan lebih kecil dan lebih mudah diangkat namun massanya tetaplah sama.
Tanpa partikel itu, maka semua benda tak
memiliki massa, bahkan mungkin benda itu tak akan pernah ada. Dan pada
dasarnya partikel-partikel yang membentuk suatu atom memiliki sifat
berbeda-beda.
Nah, partikel yang terpenting dan bersifat misterius karena tak terlihat tersebut, adalah massa yang diungkap dalam teori Higgs-Boson ini.
Oleh karenanya, teori ini sempat tak
dipercaya dan menuai perdebatan sengit dikalangan saintis karena tak
pernah bisa dibuktikan bahwa partikel tersebut memang ada.
Jika memang bisa dibuktikan, betapa luar
biasanya penemuan ini, karena akan menjadi batu loncatan atau pintu
gerbang dunia sains menuju ke alam tak terlihat, alias “alam gaib”!.
Kenapa disebut partikel Tuhan?
Nama populer ini muncul dari perjuangan
dan debat panjang keberadaan partikel subatomik. Banyak ilmuwan
meragukan keberadaan partikel ini.
Leon Max Lederman (wikipedia)
Munculnya nama partikel Tuhan berawal dari pernyataan fisikawan Leon Max Lederman dalam buku berjudul God Particle: If Universe is the Answer, what is the question?.
Leon Max Lederman lahir pada 15 Juli
1922, fisikawan Amerika Serikat itu menerima Nobel Fisika pada 1988
untuk metode sinar neutrino dan pertunjukan struktur ganda lepton terus penemuan muon neutrino.
Awalnya fisikawan Amerika itu menyebutnya goddamn particle. Tapi editor buku Lederman menolaknya, jadilah god particle.
Sebenarnya peletak dasar teori partikel
Tuhan, yaitu Peter Higgs, juga menolak penamaan itu. Sebab pria itu
adalah seorang ateis. Jadi sebenarnya tidak ada nuansa agama dalam
partikel ini.
Kebenaran adanya Partikel Tuhan
CERN (wikipedia)
Keberadaan partikel ini sempat diragukan
oleh beberapa peneliti, namun para peneliti lainnya terutama yang
mengikuti perkembangan hasil riset dan juga para peneliti yang ikut
terjun langsung dalam penelitian memastikan, bahwa partikel ini nyata
adanya. Mereka memberi dua alasan pokok:
Pertama, bahwa penemu partikel Tuhan, Organisasi Riset Nuklir Eropa atau European Organization for Nuclear Research (CERN), telah benar berhasil menemukan temuan yang disebut ‘Partikel Tuhan’.
Keyakinan itu dikuatkan karena CERN memiliki dua tim independen untuk saling membandingkan temuannya tersebut, yaitu:
1. ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus)
2. CMS (Compact Muon Solenoid).
CERN (mysteryoftheinquity.files.wordpress)
Mereka melakukan percobaan yang sama, jadi hasil riset dan data yang terkumpul dapat saling diuji dan diverifikasi.
Kedua, hasil penelitian di-ranking dari nol hingga lima-sigma (five sigma). Pada Desember tahun 2012 lalu, dua tim tersebut juga telah menyatakan bahwa data mereka menunjukkan dua level (two sigma) serupa, yang membuktikan bahwa partikel Higgs-Boson itu memang benar-benar ada.
Temuan two-sigma itu bisa diterjemahkan bahwa 95 persen hasil percobaan bukan karena kebetulan statistik.
Partikel
track milik CERN (garis kuning), salah satu alat eksperimen milik CERN
untuk membuktikan eksistensi Higgs Boson atau Higgs Particle. (picture:
tonti4u.files.wordpress.com)
Yang Mungkin Dapat Dikembangkan Dari Penemuan “Partikel Tuhan”
Periodik
alam semesta dari titik awal Bing-Bang (bulatan coklat) menggerakkan
semua materi alam termasuk galaksi juga bergerak hingga makin ke
“pinggir” alam semesta (galaksi makin kekanan semakin tua) yang membuat
seluruh isi alam terus bergerak menjauhi titik Bing-Bang.
Meski senang dengan penemuan ini, peneliti tetap belum merasa puas, karena masih banyak rahasia alam lain yang belum terungkap.
“Kami masih banyak tidak tahu tentang
partikel. Ini hanya awal dari sebuah perjalanan. Kami telah menutup satu
bab dan membuka yang lain,” tutur Peter Knight dari Institut Fisika
Inggris.
Tujuan utama eksperimen untuk mengetahui
bagaimana alam semesta terbentuk, setelah ‘Big Bang’ terjadi pada 13,7
miliar tahun lampau.
Namun, pada akhirnya dari
eksperimen-eksperimen lanjutan, para ilmuwan mendapati beberapa
kemungkinan lain dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan,
diantaranya:
1. Mempelajari Bagaimana “Bing-Bang” Terjadi Oleh Pengaruh dari “Partikel Gaib” Higgs Boson.
Konsep
pengembangan alam semesta, di mana ruang (termasuk bagian tak teramati
alam semesta) di wakili oleh potongan-potongan lingkaran seiring dengan
berjalannya waktu. (wikipedia)
Teori Bing-Bang atau Dentuman Besar
adalah teori tentang sebuah peristiwa yang menyebabkan pembentukan alam
semesta berdasarkan kajian kosmologi mengenai bentuk awal dan
perkembangan alam semesta (dikenal juga dengan Teori Ledakan Dahsyat atau Model Ledakan Dahysat).
Dari teori ini maka ilmuwan berpendapat
bahwa alam semesta terbentuk dari ledakkan hebat dan menggelegar maha
dahsyat (dentuman besar).
Pada teori big-bang di alam semesta,
atom-atom dan partikel itu pada akhirnya akan membentuk galaksi-galaksi
yang telah tercipta hingga kini.Tapi belum diketahui bagaimana semua
benda dialam ini dapat menghasilkan massa benda.
Ilustrasi
dua partikel yang saling menumbuk (garis merah) saat alat CERN
diaktifkan dan menghasilkan ledkan dan atom-atom yang bergerak menjauh
dari titik tumbukan, mirip teori big-bang (pic: tribunnews)
Ternyata selama ini selain proton,
elektron dan neutron, ada lagi satu partikel yang selama ini tak
terlihat alias “gaib” yaitu berupa partikel yang akan mengisi massa yang pada saat kini dikenal juga sebagai Higgs Boson.
Semua galaksi yang jumlahnya ratusan
milyar tersebut selalu bergerak menjauh dari titik ledakan big-bang,
hingga kini dan untuk masa yang akan datang, selamanya.
Nah, “hampir mirip” seperti Bing-Bang,
maka percobaan “bayi big-bang” yang dilakukan para ilmuwan ini adalah
menumbuk dua partikel dengan kecepatan tinggi dan akan menghasilkan
ledakan ke segala arah dan memunculkan banyak atom-atom serta
menghasilkan panas 1000 kali lipat dari panas inti matahari!
Dari ledakan tersebut, maka tercipta
banyak partikel-partikel dan atom-atom lainnya yang sama-sama meluncur
menjauh ke segala arah dari pusat titik ledakan itu, mirip
galaksi-galaksi.
2. Mempelajari Bagaimana Menghilangkan Atom ke “Dunia Gaib”
Tampak
teknologi ilustrasi teleport atau sistim transportasi dengan cara
menghilangkan orang dan pindah ke tempat yang berbeda pada film sains
fiksi, Star Trek
Secara teori, menurut fisikawan
Universitas Negeri Arizona, Lawrence Krauss, ada kemungkinan pula dari
teori menghilangkan atom ini bisa menurunkan cara menghilangkan objek
seperti benda mati ataupun benda hidup seperti tumbuhan, binatang,
manusia atau bahkan benda besar.
“Namun tentunya jika ada perlakuan khusus yang bisa memanipulasi medan di sekitar partikel secara lokal”, ujar Krauss.
“Ini bisa menjadikan sebuah obyek
menghilang, sehingga menjadi sebuah pengembangan senjata yang hebat atau
trik sulap yang mencengangkan”, Krauss menjelaskan.
“Tapi, ingat, jika bisa menghilangkan,
tentunya harus bisa mengembalikan seperti semula, yaitu memunculkan
lagi”, tambah Professor Krauss
“Oleh kerananya, maka suatu objek dapat menembus ruang dan waktu”, kata Krauss.
3. Mempelajari Misteri “Materi Gelap” Yang “Gaib”
Materi Gelap atau
Dark Matter,
adalah materi yang tidak dapat dideteksi dari radiasi yang dipancarkan
atau penyerapan radiasi yang datang ke materi tersebut, tetapi
kehadirannya dapat dibuktikan dari efek gravitasi materi-materi yang
tampak seperti bintang dan galaksi.
Sekali lagi, materi ini juga menyangkut
“materi alam gaib”. Materi ini memang ada karena dapat dideteksi namun
tak terlihat, itu sebabnya Materi Gelap adalah salah satu tanda tanya
besar dalam ilmu astronomi.
Perkiraan tentang banyaknya materi di
dalam alam semesta berdasarkan efek gravitasi selalu menunjukkan bahwa
sebenarnya ada jauh lebih banyak materi daripada materi yang dapat
diamati secara langsung. Terlebih lagi, adanya materi gelap dapat
menyelesaikan banyak ketidakkonsistenan dalam teori dentuman dahsyat.
Estimated distribution of matter and energy in the universe. (wikipedia)
Sebagian besar massa di alam semesta
dipercaya berada dalam bentuk ini. Menentukan sifat dari materi gelap
juga dikenal sebagai masalah materi gelap atau masalah hilangnya massa,
dan merupakan salah satu masalah penting dalam kosmologi modern.
Pertanyaan tentang adanya materi gelap mungkin tampak tidak relevan dengan keberadaan kita di bumi.
Akan tetapi, ada atau tidaknya materi gelap ini dapat menentukan takdir terakhir dari alam semesta.
Namun keberadaan materi gelap ini sangat
banyak. Jadi, alam semesta yang selama ini kita lihat, sebenarnya
tidaklah banyak yang kosong, karena materi atau partikel ini tak
terlihat mata.
Kita mengetahui bahwa sekarang alam
semesta mengalami pengembangan karena cahaya dari benda langit yang jauh
menunjukkan adanya pergeseran merah. Pergeseran Merah adalah gejala
bahwa frekuensi cahaya kalau diamati, di bawah situasi tertentu, bisa
lebih rendah daripada frekuensi cahaya ketika terpancar di sumber.
Banyaknya materi biasa yang terlihat di
alam semesta tidaklah cukup untuk membuat gravitasi menghentikan
pengembangan, dan dengan demikian pengembangan akan berlanjut selamanya
tanpa adanya materi gelap.
Pada prinsipnya, jumlah materi gelap yang
cukup di alam semesta dapat menyebabkan pengembangan alam semesta
berhenti, atau kebalikannya (yang akhirnya membawa kita pada Big Crunch). Pada prakteknya, sekarang banyak anggapan bahwa gerakan-gerakan alam semesta didominasi oleh komponen lainnya, yaitu Energi Gelap atau Dark Energy.
4. Mempelajari Bagaimana Mencapai “Kecepatan Cahaya”
Ilustrasi sebuah pesawat antariksa antar bintang sedang akselerasi menuju kecepatan cahaya
Teori Kecepatan Cahaya atau Kelajuan
cahaya (kelajuan cahaya dalam ruang vakum; kecepatan cahaya) adalah
sebuah konstanta fisika yang disimbolkan dengan huruf c, singkatan dari
celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang berarti
“kecepatan”. Konstanta ini sangat penting dalam fisika dan bernilai
299.792.458 meter per detik.
Nilai ini merupakan nilai eksak
disebabkan oleh panjang meter didefinisikan berdasarkan konstanta
kelajuan cahaya. Kelajuan ini merupakan kelajuan maksimum yang dapat
dilajui oleh segala bentuk energi, materi, dan informasi dalam alam
semesta.
Kelajuan ini merupakan kelajuan segala partikel tak bermassa dan medan fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam vakum.
Kelajuan ini pula menurut teori modern
adalah kelajuan gravitasi (kelajuan dari gelombang gravitasi).
Partikel-partikel maupun gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan c
tanpa tergantung pada sumber gerak maupun kerangka acuan inersial
pengamat.
Dalam teori relativitas, c saling
berkaitan dengan ruang dan waktu. Konstanta ini muncul pula pada
persamaan fisika kesetaraan massa-energi ermusan Albert Einstein, E =
mc².
Akselerasi pesawat antar bintang melesat menuju kecepatan cahaya (ilustrasi)
Namun akhir-akhir ini para ilmuwan
mendapatkan suatu teori tentang kemungkinan tercapainya kecepatan laju
cahaya tersebut jika menggunakan apa yang dinamakan energi gelap atau dark energy.
Energi gelap inilah sebagai cikal bakal
“bahan bakar” untuk menembus kecepatan cahaya atau bahkan lebih cepat
lagi, dikemudian hari.
Energi ini tak tampak mata alias “gaib”
namun ilmuwan dapat memastikan keberadaan energi gelap ini, bahkan
energi ini keberadaannya paling banyak, yaitu 68.3% dari seluruh jagat
raya!! Artinya selama ini bahan bakar yang sangat melimpah untuk menuju
ke galaksi lainnya telah tersedia seantero jagat! Wow!!
Mesin
Large Hadron Collider (LHC) atau Detektor Muon, akselerator raksasa
untuk membuat “Baby Big-Bang” atau “Big-Bang Mungil” pada eksperimen
Compact Muon Solenoid (CMS), salah satu alat eksperimen milik CERN untuk
membuktikan eksistensi Higgs Boson atau Higgs Particle. (picture:
tonti4u.files.wordpress.com)
Jadi, alam semesta yang selama ini kita
lihat, sebenarnya tidaklah banyak yang kosong, karena materi atau
partikel ini tak terlihat mata. Tapi mirip dengan Materi Gelap (Dark Matter) maka Energi Gelap (Dark Energy) ini juga sama-sama tak dapat dilihat oleh mata manusia.
Dalam kosmologi, energi gelap adalah suatu bentuk hipotesis dari energi yang mengisi seluruh ruang dan memiliki tekanan negatif yang kuat.
Menurut teori relativitas umum, efek dari
adanya tekanan negatif secara kualitatif serupa dengan memiliki gaya
pada skala besar yang bekerja secara berlawanan terhadap gravitasi.
Menggunakan efek seperti itu sekarang
merupakan cara yang sering dilakukan untuk menjelaskan pengamatan
mengenai pengembangan alam semesta yang dipercepat dan juga adanya
bagian besar dari massa yang hilang di alam semesta.
Dua bentuk energi gelap yang diusulkan adalah :
1. Konstanta Kosmologi, suatu energi yang kerapatannya tetap dan secara homogen mengisi ruang.
2. Quintessence, yaitu suatu medan dinamis yang kepadatan energinya dapat berubah dalam ruang dan waktu.
Membedakan antara keduanya memerlukan
pengukuran berketelitian tinggi dari pengembangan alam semesta untuk
dapat mengerti bagaimana kecepatan pengembangan berubah terhadap waktu.
Laju pengembangan ini bergantung pada
parameter persamaan keadaan kosmologi. Mengukur persamaan keadaan dari
energi gelap adalah salah satu usaha besar dalam kosmologi
observasional.
Namun dengan ditemukannya Higgs Boson atau Partikel Tuhan, maka membuat kemungkinan teori ini kian mungkin atau kian terbuka lebar.
5. Mempelajari Bagaimana “Menembus Ruang dan Waktu”
Lubang
cacing adalah sebuah ‘terowongan’ teoretis atau shortcut, diprediksi
oleh teori relativitas Einstein, yang menghubungkan dua tempat dalam
ruang-waktu – divisualisasikan di atas sebagai kontur peta 3-D, di mana
energi negatif menarik ruang dan waktu ke dalam mulut terowongan, lalu
muncul di alam semesta lain. Tapi ini tetap hanya hipotetis, karena
jelas tak seorang pun pernah mrlaluinya, tetapi teori ini telah
digunakan dalam film fiksi sebagai medium untuk perjalanan waktu – di
Stargate (1994), misalnya, melibatkan terowongan gated antara alam
semesta, dan Bandit Waktu (1981), di mana lokasinya ditampilkan pada
peta langit. (dailymail)
Jika medan partikel Higgs-Boson dimanipulasi dalam area yang besar sehingga memiliki energi, maka akan terjadi energi gravitasi yang repulsif.
Akibatnya, wilayah-wilayah di alam semesta ini akan bergerak cepat dan memindahkan barang-barang lebih cepat ketimbang cahaya.
Oleh karenanya, dengan ditemukannya “partikel Tuhan” atau Higgs Boson, diharapkan dapat pula menguak misteri yang belum terpecahkan, yaitu Materi Gelap atau Dark Matter ini.
Ilustrasi
saat pesawat antar bintang membuka “black hole” atau sejenis “gerbang
antar bintang” untuk menembus ruang dan waktu menuju dimensi lain atau
galaksi lain dengan kecepatan cahaya.
Dengan begitu, maka suatu saat nanti
teknologi manusia ke depannya akan diharapkan dapat menembus ruang dan
waktu di alam semesta ini.
Sebelumnya, CERN meneliti bagaimana alam semesta terbentuk, menggunakan mesin Large Hadron Collider (LHC), akselerator raksasa untuk membuat lubang hitam kecil dan jenis baru partikel.
Large Hadron Collider (LHC)
Timbul pertanyaan dalam pikiran kita, apakah penemuan dan percobaan ini berbahaya?
Nikolas Solomey, Direktur Kajian Fisika
Universitas Negeri Wichita, mengatakan tidak ada bahayanya dari
percobaan ataupun penemuan ini.
Sebab, untuk membuat partikel
Higgs-Boson, perlu sejumlah energi. Produksinya membutuhkan energi yang
banyak dan sangat terkendali penggunaannya.
Ilmuwan Indonesia Ikut Tim Memburu Partikel Tuhan
Ilmuwan Indonesia, Suharyo Sumowidagdo, ternyata juga terlibat perburuan Higgs Boson.
Suharyo Sumowidagdo
Ia terlibat dalam pengoperasian dan pemeliharaan detektor muon pada eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS), salah satu eksperimen CERN untuk membuktikan eksistensi Higgs Boson.
Srdangkan Haryo adalah satu di antara segelintir fisikawan Indonesia yang menekuni fisika eksperimental.
Lain dengan fisika teoretik, fisika
eksperimental berupaya mencari keberadaan suatu partikel yang sudah
dirumuskan dalam suatu teori, termasuk teori Higgs Boson tersebut. (tempo.co/ tribunnews/ wikipedia/ edited & added by icc)