- Ilmuwan menciptakan antimateri hidrogen-4, materi eksotis dengan quark.
- Partikel atom dibuat dari proton dan neutron, antimateri adalah kebalikannya.
- Tumbukan atom menciptakan materi dan antimateri dengan quark yang sama.
pibitek.biz -Bayangkan sebuah mesin raksasa yang bisa menghancurkan atom-atom sampai ke intinya. Itulah yang dilakukan oleh para ilmuwan di Brookhaven National Laboratory menggunakan akselerator partikel kelas dunia. Mereka melakukan eksperimen yang menguji batas-batas fisika, dan di tengah chaos tumbukan atom, muncul fenomena yang tak terduga. Di dalam akselerator partikel, atom-atom dipecah menjadi partikel-partikel subatomik yang lebih kecil. Saat partikel-partikel bertabrakan, hukum fisika klasik mulai goyah, dan hukum fisika kuantum mengambil alih.
2 – Cyera Akuisisi Trail Security untuk Keamanan Data 2 – Cyera Akuisisi Trail Security untuk Keamanan Data
3 – Serangan Ransomware Turun 300%, Microsoft Ungkap Strategi Baru 3 – Serangan Ransomware Turun 300%, Microsoft Ungkap Strategi Baru
Materi dan antimateri muncul dan lenyap dengan cepat, seperti hantu yang muncul dan menghilang dalam sekejap mata. Partikel-partikel yang jarang ditemukan di alam semesta, seperti yang tercipta di awal jagat raya, muncul dan menghilang dalam hitungan detik. Inti atom yang kompleks terbentuk dan kemudian terurai lagi. Meskipun semua fenomena ini tak terlihat oleh mata manusia, para ilmuwan berhasil menciptakan sesuatu yang luar biasa: inti antimateri eksotis terberat yang pernah ada. Mereka menciptakan sebuah anti-hipernukleus dari hidrogen-4.
Proses penciptaannya kompleks dan membutuhkan serangkaian langkah yang rumit, seperti memecahkan teka-teki yang rumit dan membingungkan. Untuk memahami pencapaian ini, perlu kita bahas terlebih dahulu tentang inti atom. Inti atom adalah bagian terdalam dari atom, yang berisi proton dan neutron. Kebanyakan atom hidrogen hanya memiliki satu proton di intinya, dan itulah yang membedakannya dari atom lain. Dua proton di inti atom membentuk helium. Meskipun sebagian besar hidrogen hanya memiliki satu proton, ada juga beberapa inti atom hidrogen yang memiliki satu proton dan satu neutron.
Jenis atom hidrogen ini disebut hidrogen-2, atau deuterium. Di Bumi, satu atom deuterium ditemukan dalam setiap 6.200 atom hidrogen biasa. Lebih jarang lagi, ada hidrogen-3, yang memiliki satu proton dan dua neutron. Jenis hidrogen ini disebut tritium, dan jumlahnya sangat sedikit di Bumi. Lebih langka lagi, dan tidak ditemukan di alam, adalah hidrogen-4, yang terdiri dari satu proton dan tiga neutron. Hidrogen-4 pernah dibuat di laboratorium, namun hanya memiliki waktu hidup sangat singkat, sekitar 1,4 x 10^-22 detik.
Hidrogen-4 akan meluruh dengan memancarkan neutron dan menjadi tritium. Proton dan neutron bukanlah partikel terkecil yang diketahui sains. Partikel-partikel terkecil yang diketahui sains disebut quark. Terdapat enam jenis quark, yang diberi nama aneh: up, down, charm, strange, top, dan bottom. Hanya quark up dan down yang ditemukan di dalam proton (dua quark up dan satu quark down) dan neutron (satu quark up dan dua quark down). Jenis quark lainnya hanya hidup sebentar dan tidak ditemukan di alam.
Mereka terakhir kali umum di alam semesta kurang dari satu detik setelah jagat raya terbentuk. Ide tentang quark pertama kali muncul pada tahun 1964, dan baru pada tahun 1970-an para ilmuwan menemukan bukti keberadaan quark. Awalnya, teori hanya menyebutkan tiga jenis quark (up, down, dan strange). Jenis quark lainnya ditemukan kemudian, yaitu charm (1974), bottom (1977), dan top (1995). Quark dapat berikatan dalam kelompok tiga untuk membentuk partikel yang disebut baryon. Proton dan neutron adalah contoh baryon yang paling familiar.
Quark juga dapat berikatan dalam pasangan quark/antiquark. Partikel jenis ini disebut meson. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah mengamati kombinasi quark lainnya, tetapi kombinasi ini tidak umum dan tidak ditemukan di alam. Meskipun proton dan neutron adalah baryon yang paling familiar, para ilmuwan telah membuat baryon lain dengan menggabungkan tiga quark. Salah satu kombinasi ini disebut partikel ?, atau lambda, yang terdiri dari kombinasi quark: up, down, dan strange. Partikel lambda tidak stabil dan meluruh dalam waktu hanya 3 x 10^-10 detik.
Banyak bentuk baryon lainnya telah dibuat dan dipelajari di akselerator partikel. Materi yang membentuk tubuh kita hanyalah salah satu bentuk materi yang dapat eksis. Bentuk materi lainnya disebut antimateri. Antimateri adalah zat yang berlawanan dengan materi biasa. Ketika materi dan antimateri bertemu, mereka saling meniadakan dan melepaskan energi yang sangat besar. Jika satu gram materi dan antimateri digabungkan, energi yang dilepaskan akan setara dengan ledakan bom atom di Hiroshima. Konsep antimateri pertama kali muncul pada tahun 1928 dan pertama kali diamati pada tahun 1932.
Bentuk antimateri pertama yang diamati adalah positron, yang merupakan antimateri dari elektron. Positron memiliki banyak sifat yang sama dengan elektron, tetapi memiliki muatan listrik yang berlawanan. Sejak saat itu, para ilmuwan telah mengamati antimateri dari proton (1955) dan neutron (1956). Antimateri dari sebagian besar baryon yang diketahui juga telah diamati, termasuk antimateri dari partikel lambda. Hukum yang mengatur antimateri dianggap sama dengan hukum yang mengatur materi. Artinya, jika antimateri dibuat dalam isolasi total dari materi, maka mungkin untuk membuat atom antimateri.
Dalam isolasi total, mungkin untuk membuat planet, galaksi, manusia, dan versi antimateri dari semua hal materi yang pernah kita amati. Antihidrogen (antiproton yang digabungkan dengan antielektron) pertama kali diamati pada tahun 1995, dan inti antihelium diamati pada tahun 2011. STAR Collaboration di Brookhaven National Laboratory menggunakan Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) untuk mempercepat inti atom hingga energi yang sangat tinggi dan kemudian menumbukkannya bersama. Rentang inti yang dipercepat mencakup tabel periodik, tetapi tumbukan antara nukleon dalam tumbukan ini sekitar 200 GeV (atau setara energi dengan massa-energi sekitar 213 proton).
Dalam tumbukan berenergi tinggi ini, berbagai proses ekstrem terjadi, termasuk penciptaan partikel lambda, serta banyak baryon antimateri. Pada tahun 2010, para peneliti STAR menciptakan apa yang disebut tritium hypernucleus, yang berarti satu proton, satu neutron, dan satu partikel lambda. Mereka juga menciptakan versi antimaterinya (antiproton, antineutron, dan antilambda). Dalam hasil terbaru ini, para ilmuwan menciptakan hypernucleus hidrogen-4 yang lebih berat (satu proton, dua neutron, dan satu partikel lambda), dan antimaterinya.
Ini adalah hypernucleus antimateri dengan massa tertinggi yang pernah dibuat, dengan massa sekitar 3.92 GeV. Untuk mendapatkan sinyal, para ilmuwan mempelajari lebih dari enam miliar tumbukan, dan mendapatkan 24 hypernucleus hidrogen-4 materi dan 16 antimaterinya. Data yang dikumpulkan cukup kuat untuk dipelajari, mencari perbedaan antara materi dan antimateri dalam hypernucleus hidrogen-4. Studi ini didorong oleh fakta bahwa, meskipun teori-teori kita menunjukkan bahwa materi dan antimateri harus ada dalam jumlah yang sama, alam semesta kita sepenuhnya terdiri dari materi.
Para peneliti berhipotesis bahwa entah bagaimana di awal alam semesta, materi lebih disukai daripada antimateri dalam jumlah yang sangat kecil. (Jumlah kelebihan yang dihipotesiskan adalah satu bagian dalam satu miliar). Oleh karena itu, para peneliti sering mempelajari materi dan antimateri, mencari petunjuk tentang apa yang menciptakan ketidakseimbangan primordial ini. Para peneliti STAR melaporkan tidak ada perbedaan dalam sifat hypernucleus hidrogen-4 materi dan antimateri. Ini sesuai dengan harapan.
