Fisikawan membicarakan kemungkinan partikel baru seiring dengan peningkatan CERN

JENEWA – Apakah ini sebuah kesalahan atau terobosan?

Para ilmuwan di seluruh dunia bersemangat ketika alat penghancur atom terbesar di dunia – yang terkenal karena mengungkap Higgs boson empat tahun lalu – kembali bekerja keras untuk mengekstraksi data yang dapat mengonfirmasi petunjuk hati-hati mengenai partikel yang benar-benar baru.

Penemuan seperti itu akan meningkatkan segalanya, kecuali pemahaman paling dasar tentang fisika, kata para ahli.

Pusat Penelitian Nuklir Eropa, atau CERN dalam akronim Perancisnya, dalam beberapa bulan terakhir telah meningkatkan mesin di sirkuit bawah tanah sepanjang 27 kilometer (17 mil) di sepanjang perbatasan Perancis-Swiss yang dikenal sebagai Large Hadron Collider.

Dalam perkembangan yang mengejutkan pada bulan Desember, dua detektor LHC terpisah masing-masing menangkap sinyal samar yang dapat mengindikasikan adanya partikel baru, dan teori pun tersebar luas sejak saat itu.

“Ini adalah petunjuk kemungkinan penemuan,” kata fisikawan teoretis Csaba Csaki, yang tidak terlibat dalam eksperimen tersebut. “Jika itu benar, itu mungkin hal paling menarik yang pernah saya lihat dalam karier saya di bidang fisika partikel – lebih menarik daripada penemuan Higgs itu sendiri.”

Setelah liburan musim dingin, Large Hadron Collider, atau LHC, dibuka kembali pada tanggal 25 Maret untuk mempersiapkan dimulainya kembali pada awal Mei. Para ilmuwan CERN melakukan uji keamanan dan membersihkan pipa-pipa tersebut sebelum menghancurkan sejumlah besar partikel dengan harapan dapat menghasilkan cukup data untuk mengungkap misteri tersebut. Jawaban yang tegas diperkirakan baru akan muncul dalam waktu berminggu-minggu, atau bahkan sampai konferensi fisikawan bulan Agustus di Chicago yang dikenal sebagai ICHEP.

Pada hari Jumat, LHC untuk sementara dilumpuhkan oleh seekor musang, yang menyerang trafo yang membantu memberi daya pada mesin dan menyebabkan kegagalan listrik. CERN mengatakan hal ini adalah salah satu dari beberapa gangguan kecil yang akan menunda rencana pengumpulan data pada proyek penumbuk senilai $4,4 miliar tersebut selama beberapa hari.

Dijuluki “partikel Tuhan” oleh sebagian orang awam, konfirmasi Higgs boson pada tahun 2012 mencapai puncak teori yang baru dikemukakan beberapa dekade sebelumnya. “Higgs” melengkapi Model Standar fisika, yang bertujuan untuk menjelaskan bagaimana alam semesta terstruktur pada tingkat tak terbatas.

Detektor partikel Atlas dan Compact Muon Solenoid LHC menghasilkan pembacaan awal pada bulan Desember yang menunjukkan bahwa partikel yang tidak diperhitungkan oleh Model Standar mungkin ada pada 750 Giga-elektron volt. Partikel misterius ini berukuran hampir empat kali lebih besar dari top quark, partikel paling masif dalam model ini, dan enam kali lebih besar dari Higgs, kata pejabat CERN.

Model Standar berfungsi dengan baik, namun terdapat kesenjangan, terutama terkait materi gelap, yang diyakini membentuk seperempat massa alam semesta. Para ahli teori mengatakan bahwa hasil bulan Desember, jika dikonfirmasi, dapat membantu menjelaskan misteri tersebut; atau bisa juga menunjukkan graviton—partikel pertama yang berteori dengan gravitasi—atau boson lain, bahkan petunjuk tentang dimensi baru.

Diperlukan lebih banyak data untuk memastikan kemungkinan-kemungkinan tersebut, dan meskipun demikian, hasil yang diperoleh pada bulan Desember mungkin hanya sekejap saja. Namun karena masih banyak hal yang belum dapat dijelaskan, para fisikawan mengatakan penemuan partikel baru – baik tahun ini atau nanti – mungkin tidak dapat dihindari karena kekuatan penumbuk semakin meningkat.

Dave Charlton, yang mengetuai tim Atlas, mengatakan hasil yang diperoleh pada bulan Desember bisa saja merupakan sebuah “fluktuasi” dan “dalam hal ini, bagi ilmu pengetahuan, sebenarnya tidak ada konsekuensi apa pun… Pada titik ini Anda tidak akan menemukan eksperimen apa pun yang akan memberi bobot pada hal ini: Kita semua sangat berharap hal ini akan hilang lagi.”

“Tetapi jika hal ini bertahan, maka ini akan menjadi sebuah permainan baru,” kata Charlton, fisikawan eksperimental di Universitas Birmingham di Inggris.

Kekuatan LHC yang belum pernah terjadi sebelumnya telah mengubah fisika dalam beberapa tahun terakhir. Meskipun para ahli teori pernah meramalkan perilaku yang akan diuji oleh para peneliti di laboratorium, besarnya energi yang dipompa ke dalam alat penumbuk CERN membuat para ilmuwan kini melihat hasil yang belum ada penjelasan teoretisnya.

“Partikel ini – jika memang nyata – akan menjadi sesuatu yang benar-benar tidak terduga dan memberi tahu kita bahwa kita melewatkan sesuatu yang menarik,” katanya.

Apa pun yang terjadi, para ahli eksperimen dan ahli teori sepakat bahwa tahun 2016 akan menjadi tahun yang menarik karena banyaknya data yang dihasilkan dari tabrakan berintensitas tinggi dengan rekor energi tinggi sebesar 13 Tera-elektronvolt, tingkat yang hanya dicapai pada skala yang lebih kecil tahun lalu, dan lebih tinggi dari 8 TeV sebelumnya. (CERN membandingkan 1 TeV dengan energi yang dihasilkan oleh seekor nyamuk terbang: Kedengarannya mungkin tidak terlalu besar, namun energi tersebut dihasilkan dalam skala triliunan kali lebih kecil.)

Dalam hal energi, LHC akan hampir mencapai kecepatan penuh – maksimumnya adalah 14 TeV – dan lebih dari 2.700 kumpulan partikel akan bertabrakan dengan kecepatan cahaya, yang “hampir mencapai maksimum,” kata juru bicara CERN Arnaud Marsollier. Dia mengatakan targetnya adalah menyebabkan tabrakan enam kali lebih banyak pada tahun ini dibandingkan tahun 2015.

“Ketika Anda membuka energi, Anda membuka kemungkinan untuk menemukan partikel baru,” katanya. “Jendela yang kita buka pada 13 TeV sangatlah penting. Jika ada sesuatu yang terjadi antara 8 dan 13 TeV, kita akan menemukannya.”

Namun kedua cabang fisika tersebut berusaha untuk tetap skeptis meskipun ada desas-desus yang berkembang sejak bulan Desember.

Csaki, ahli teori di Cornell University di Ithaca, New York, menekankan bahwa hasil awal belum memenuhi syarat sebagai penemuan dan ada kemungkinan besar hasil tersebut tidak benar. Higgs boson telah lama diprediksi oleh fisikawan sebelum akhirnya dikonfirmasi, katanya.

“Saat ini ini adalah permainan statistik, namun hal baiknya adalah akan ada banyak data baru yang muncul pada tahun ini dan mudah-mudahan pada musim panas ini kita akan tahu apakah data tersebut nyata atau tidak,” kata Csaki, mengacu pada konferensi Chicago. “Tidak ada liburan di bulan Agustus.”

___

Frank Jordans melaporkan dari Berlin.