Mencari Partikel Tuhan untuk menyingkap pembentukan alam semesta (1)

Posted on
Posting ini sudah dibaca 8943 kali

antimateriBiologi Media Centre – Pernah melihat film berjudul Angels and Demons? Film yang diangkat dari novel karya Dan Brown ini memang cukup apik dan bernafas teknologi tinggi, meski tidak sekontroversial The da Vinci Code.

Pada film tersebut dikisahkan lenyapnya sebuah bahan yang di sebut ‘antimateri’ dari laboratorium CERN Eropa karena dicuri seseorang. Hilangnya materi ajaib ini membuat geger, karena selain merupakan penemuan baru di bidang Fisika modern, antimateri ini juga sangat berbahaya sebaba bila lepas dari pelindungnya bisa memusnahkan materi apa saja!

Tahukan Anda bahwa cerita pada film tersebut bukan sekedar fiksi ilmiah? Ya. Laboratorium CERN dan antimateri itu benar-benar ada dan berhasil dibuat! Apa sebenarnya antimateri itu?

Antimateri : Partikel Tuhan penyingkap pembentukan alam semesta

Materi adalah segala sesuatu yang telah kita kenal sebagai penyusun seluruh alam semesta ini dan telah terbukti eksistensinya. Selain materi sebagai penyusun alam, terdapat pula antimateri, yaitu sesuatu yang secara massa, sifat fisik, dan sifat kimianya mirip dengan materi, tetapi berbeda muatan. Contohnya adalah positron, yang merupakan antimateri dari elektron. Positron (anti-elektron) adalah partikel elektron bermuatan positif sedang elektron sendiri bermuatan negatif. Contoh lain adalah proton yang bermuatan positif. Proton mempunyai anti materi yang disebut anti-proton (negatron) yang bermuatan negatif. Karena satu proton dan satu elektron membentuk atom hidrogen, maka terdapat pula antimateri yang disebut anti-hidrogen.

antimateriPerhatikan satu atom hidrogen yang disusun oleh satu proton dan satu elektron. Antimateri bisa dianggap sebagai cerminan materi. Karena itu hidrogen memiliki antimateri berbeda muatan yang disebut anti-hidrogen yang disusun oleh anti-proton dan anti-elektron (positron). Perhatikan juga gambar perbandingan di bawah.
antimateri

Bagaimana konsep positron sebagai antimateri elektron ini ditemukan?

Keberadaan positron telah diprediksikan oleh Paul Dirac pada tahun 1902. Kemudian Carl Anderson yang membuktikan keberadaan positron pada 1932, di Fermilab, Chicago, Amerika Serikat. Elektron positif (positron) dapat dideteksi dalam fluks radiasi kosmik pada permukaan bumi. Anderson menggunakan pengamat kamar buih yang disusun oleh hidrogen cair. Dia menembakan partikel bermuatan ke dalam bubble chamber berisi superheated liquid yang dikelilingi medan magnet. Bila ada suatu partikel bermuatan melewati hidrogen cair, maka atom-atom hidrogen yang dilewati akan terionisasi sehingga menimbulkan buih di sepanjang lintasannya. Jika buih itu disinari cahaya, kita dapat mengamati jejak-jejak yang ditimbulkan partikel bermuatan tadi. Melalui beberapa foto yang diambil, Anderson mengamati bahwa ada muatan yang massanya sama dengan elektron tetapi melengkung ke arah yang berlawanan. Itulah positron sang elektron positif.

Antimateri tidak boleh berinteraksi langsung dengan materi, karena keduanya akan saling memusnahkan (annihilation) bahkan dengan udara. Seperti  Einstein bilang bahwa materi adalah energi yang terperangkap. Energi itu dapat lepas ketika lapisan yang memerangkapnya terbuka. Jadi jika materi dan antimateri bertemu, ini identik dengan lapisan pembungkusnya terbuka, maka keduanya akan meniadakan sedemikian rupa sehingga keduanya akan terlepas dalam bentuk energi sebesar 100 persen. Apa artinya? Artinya tidak ada sisa pembakaran, tidak ada debu, tidak ada polusi. Inilah bahan bakar sempurna untuk masa depan.

Demikian luar biasa dan sempurnanya efisiensi antimateri ini, sehingga satu gram saja antimateri dapat digunakan untuk membuat bom nuklir yang jauh lebih hebat daripada bom atom di Hiroshima – Nagasaki dulu. Reaksi ini 1000 kali lebih besar daripada fisi nuklir dan 300 kali lebih dahsyat daripada fusi nuklir.

Lantas mengapa semesta kita sekarang hanya ada materi? Di mana antimaterinya?

Penelitian tentang antimateri sangat berguna dalam membuktikan teori big bang (= ledakan dahsyat – teori mengenai penciptaan alam semesta). Menurut fisika partikel, saat big bang terjadi, materi dan antimateri terdapat dalam proporsi yang sama, baik massa maupun putaran (spin), tetapi berbeda muatan dan kutub magnet. Namun, ketika materi dan antimateri bertemu mereka saling melenyapkan dalam suatu ledakan dahsyat.

Hipotesis menyatakan bahwa bentukan alam semesta adalah broken assymetry (simetri yang terkoyak). Pada waktu kelahiran alam semesta besarnya suhu diperkirakan 1032o K dan segala sesuatu terdapat dalam bentuk radiasi. Selanjutnya terjadi perusakan simetri yang menghasilkan massa. Materi yang terbentuk setelah big bang disebut spontaneous broken symmetry (perusakan simetri spontan). Saat peristiwa itu berlangsung, kelebihan materi sebesar 10 pangkat 8 atau 10 pangkat 9 x 99,999999 % materi musnah bersama seluruh antimateri ! Sisanya 0,000001 % merupakan materi yang menyusun jagad raya sekarang !

Jadi, alam semesta sekarang sebenarnya disusun oleh sebagian kecil materi yang tersisa setelah big bang. Kemana antimaterinya? Itulah yang sedang dicari para fisikawan modern. Jika berhasil mempelajari antimateri si partikel Tuhan ini, maka rahasia big bang yang membentuk alam semesta akan tersingkap.

Untuk mempelajari antimateri, salah satu caranya adalah membuat antimateri menggunakan mesin super raksasa milik European Organization for Nuclear Research (CERN) di Swiss yang disebut Large Hadron Collider (LHC). Apa itu? Saya akan menulisnya di artikel berikutnya.

Diterjemahkan dan disarikan dari berbagai sumber

Gravatar Image
Dosso Sang Isahi adalah mantan guru / tentor pelajaran Biologi SMA. Ia juga seorang blogger aktif yang telah banyak menulis berbagai tutorial tentang blogging, komputer, dan teknologi. Karena kesibukannya mengurusi berbagai bisnis online, ia telah beristirahat dari kegiatan mengajar. Namun karena kecintaannya terhadap pelajaran Biologi, ia masih menyempatkan diri mengelola Biologi Media Centre ini.