- Ditulis oleh Pallab Ghosh
- Reporter Sains
Sumber gambar, Victor de Schwanberg/Perpustakaan Gambar Ilmiah
Artwork: Partikel hantu saat ini tidak dapat terdeteksi
Beberapa fisikawan telah lama menduga bahwa partikel “hantu” misterius di dunia sekitar kita dapat meningkatkan pemahaman kita tentang sifat sebenarnya dari alam semesta.
Kini para ilmuwan berpikir mereka telah menemukan cara untuk membuktikan apakah hal itu ada atau tidak.
Pusat Penelitian Partikel Eropa, CERN, telah menyetujui eksperimen yang dirancang untuk menemukan buktinya.
Instrumen baru ini akan seribu kali lebih sensitif terhadap partikel tersebut dibandingkan perangkat sebelumnya.
Ia akan menghancurkan partikel-partikel ke permukaan padat untuk mendeteksinya, bukan mendeteksinya satu sama lain seperti instrumen utama CERN, Large Hadron Collider (LHC).
Jadi apa sajakah partikel hantu ini dan mengapa diperlukan pendekatan baru untuk mendeteksinya?
Teori fisika partikel saat ini disebut Model Standar.
Teori ini menyatakan bahwa segala sesuatu di alam semesta terdiri dari satu keluarga yang terdiri dari 17 partikel – partikel terkenal seperti elektron dan Higgs boson – ditambah charm quark yang kurang dikenal namun diberi nama menarik, tau neutrino dan gluon.
Beberapa diantaranya tercampur dalam berbagai kombinasi untuk membentuk partikel yang lebih besar, namun tetap sangat kecil, yang membentuk dunia di sekitar kita, serta bintang dan galaksi yang kita lihat di luar angkasa, sementara yang lain terlibat dalam kekuatan alam.
Namun ada masalah: para astronom telah mengamati benda-benda di langit – misalnya cara galaksi bergerak – yang menunjukkan bahwa apa pun yang dapat kita amati hanya mencakup sekitar lima persen dari alam semesta.
Beberapa, atau bahkan seluruh bagian alam semesta lainnya, mungkin terdiri dari partikel-partikel yang “tersembunyi” atau “tersembunyi”. Mereka dianggap mirip dengan 17 partikel dalam Model Standar.
Kalaupun ada, mereka sangat sulit dideteksi karena mereka jarang berinteraksi dengan dunia yang kita kenal. Seperti hantu, mereka melewati segala sesuatu secara langsung, dan tidak dapat dideteksi oleh perangkat duniawi apa pun.
Namun teorinya adalah partikel hantu dapat membusuk menjadi partikel model standar, dan dapat ditangkap oleh detektor.
Alih-alih membenturkan partikel, seperti yang dilakukan sebagian besar eksperimen saat ini, SHIP akan membenturkannya menjadi gumpalan material yang besar. Ini berarti bahwa semua molekul dipecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, bukan keseluruhannya. Bagan di bawah menunjukkan mengapa pendekatan “tujuan tetap” ini lebih efektif.
Pemimpin proyek Profesor Andrei Golotvin dari Imperial College London mengatakan eksperimen tersebut “mewakili era baru dalam pencarian partikel tersembunyi.”
“KAPAL memiliki potensi unik untuk memecahkan banyak masalah utama dalam fisika partikel, dan kami memiliki potensi untuk menemukan partikel yang belum pernah terlihat sebelumnya,” ujarnya.
Pencarian partikel hantu memerlukan peralatan yang disesuaikan secara khusus.
Melalui eksperimen biasa, misalnya dengan menggunakan Large Hadron Collider, partikel baru dapat dideteksi hingga jarak satu meter dari tumbukan. Tapi partikel hantu bisa tetap tidak terlihat dan menempuh jarak puluhan atau bahkan ratusan meter sebelum hancur dan menampakkan diri. Jadi detektor SHIP ditempatkan lebih jauh.
“Kami adalah penjelajah”
Profesor Mitesh Patel dari Imperial College menggambarkan pendekatan baru ini sebagai pendekatan yang “jenius”.
“Yang benar-benar menarik bagi saya tentang eksperimen ini adalah bahwa partikel-partikel ini berada tepat di bawah hidung kita, namun kita tidak pernah dapat melihatnya karena cara mereka berinteraksi, atau lebih tepatnya cara mereka tidak berinteraksi.
“Kami adalah penjelajah, dan kami pikir kami bisa melihat sesuatu yang menarik di medan baru ini. Jadi, kami harus melihatnya.”
KAPAL akan dibangun di dalam fasilitas yang ada di CERN, menurut Dr. Claudia Ahdeda, fisikawan di CERN.
“Kami akan memanfaatkan gua yang ada, infrastruktur dan bagian-bagiannya yang akan kami coba gunakan kembali semaksimal mungkin, dan yang akan kami miliki adalah fasilitas yang akan membantu kami mencari sektor tersembunyi ini, yang belum pernah terlihat sebelumnya,” dia berkata.
SHIP akan dijalankan bersamaan dengan semua eksperimen CERN lainnya, yang terbesar adalah Large Hadron Collider, yang telah mencari 95% alam semesta yang hilang sejak selesai pada tahun 2008 dengan biaya sebesar £3,75 miliar. Sejauh ini belum ada partikel selain model standar yang ditemukan, sehingga rencananya adalah membuat mesin yang tiga kali lebih besar dan lebih bertenaga.
Penumbuk cincin masa depan akan menelan biaya £12 miliar. Tanggal mulai yang direncanakan adalah sekitar pertengahan tahun 2040-an, meskipun potensi penangkapan partikel barunya baru akan tercapai pada tahun 2070.
Sebaliknya, uji coba SHIP akan mulai mencari molekul baru pada tahun 2030, dan biayanya akan seratus kali lebih murah, yaitu sekitar £100 juta. Namun para peneliti mengatakan semua pendekatan diperlukan untuk mengeksplorasi semua opsi yang mungkin guna menemukan partikel yang menurut mereka akan mengarah pada salah satu penemuan terbesar dalam fisika yang pernah ada.
Pallabh Ghosh dan Kate Stevens masuk ke dalam akselerator partikel terbesar di dunia untuk mencari tahu mengapa para ilmuwan menginginkan akselerator yang lebih besar.
“Penggemar bir. Sarjana budaya pop yang setia. Ninja kopi. Penggemar zombie jahat. Penyelenggara.”
More Stories
Studi tersebut menemukan bahwa planet asing raksasa tersebut memiliki kepadatan sebesar permen kapas
Jaringan kuantum lebih mendekati kenyataan
Ranga Dias, fisikawan di Universitas Rochester, meragukan penemuan tersebut