Pintu Gerbang Sains (Partikel Tuhan)

Inilah mesin Large Hadron Collider (LHC) atau Detektor Muon, akselerator raksasa untuk membuat “Baby Big-Bang” atau “Big-Bang Mungil”
dan jenis baru partikel pada eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS), salah satu alat eksperimen milik CERN
untuk membuktikan eksistensi Higgs Boson atau Higgs Particle.

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:

1. Proton (bermuatan positif),
2. Elektron (bermuatan negatif), dan
3. 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, 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. 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. Oleh kerananya, maka suatu objek dapat menembus ruang dan waktu”, tambah Professor 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.

Telah diketahui oleh ilmuwan bahwa Materi Gelap atau Dark Matter ini mengisi 26.8% dari seluruh jagat raya. Tapi selama ini manusia tak dapat melihatnya.

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.

Akselerasi pesawat antar bintang melesat menuju kecepatan cahaya (ilustrasi)

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.

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.

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)

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!!

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.

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.

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.

6. 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)