Para ilmuwan berambisi melacak perkembangan materi pasca dentuman besar atau Big Bang 13,8 milyar tahun lalu. Untuk itu dibangun pemercepat partikel FAIR di Darmstadt, Jerman.
Iklan
Perkembangan materi di jagad raya setelah Big Bang sekitar 13,8 milyar silam tetap menyimpan misteri. Saat ini, materi kasat mata atau materi nampak, volumenya hanya sekitar 15 persen dari keseluruhan materi di alam semesta. Sisanya yang 85 persen disebut materi gelap atau dark matter, karena tidak kasat mata.
Keberadaan materi gelap ini terungkap dalam rangkaian penelitian galaksi di tahun 1950. Ketika itu para peneliti menemukan indikasi, bahwa jagad raya mengandung materi jauh lebih banyak ketimbang yang kasat mata. Hingga kini belum ada bukti yang pasti terkait deteksi materi gelap, namun ada beragam kemungkinan kuat bagi eksistensinya.
Melacak Misteri Partikel Hantu
Partikel elementer Neutrino dipancarkan dari Matahari ke Bumi. Eksistensinya sulit dibuktikan karena tak kasat mata dan massanya amat kecil. Dengan meneliti di bawah tanah keberadaan partikel hantu ini berhasil dilacak.
Foto: imago/Science Photo Library
Amat Cepat dan Sulit Ditangkap
Neutrino adalah partikel tak bermuatan. Tidak bisa dilacak dengan medan magnet dan bereaksi sangat lemah pada gravitasi. Sifat ini memungkinkannya bergerak menembus antariksa, atmosfir dan bumi tanpa banyak kesulitan. Nyaris tak ada materi yang bisa menahan gerak maju Neutrino.
Foto: imago/Science Photo Library
Detektor Raksasa di Perut Bumi
Neutrino ternyata terpengaruh oleh perjalanan melintasi ruang angkasa. Takaaki Kajita and Arthur McDonald membuktikan, bahwa partikel ini mengubah karakternya dan melakukan osilasi. Kajita melakukan riset di detektor Super-Kamiokande di Jepang: berupa sebuah tangki berisi 50.0000 ton air yang dipasangi detektor di kedalaman 3000 kaki di perut bumi.
Foto: Kamioka Observatory, ICRR
Kondisi Riset Ideal di Kutub Selatan
Teleskop neutrino terbesar sedunia- Ice-Cube, dibangun di Antartika tahun 2010 di kawasan Research Station Amundsen-Scott milik AS. Detektornya mampu melacak neutrino yang datang dari ruang angkasa. Yang menarik, Detektor ditanam jauh di kedalaman lapisan es abadi, untuk mencegah interferensi dari partikel lainnya.
Foto: picture alliance/Photoshot
Sensor Optik Terhubung Kabel
Berbeda dengan eksperimen Super-Kamiokande, Detektor pada Ice-Cube tidak berada pada lokasi berdekatan. Setiap sensor Yang dilindungi kapsul gelas dihubungkan lewat kabel yang panjangnya lebih dari 3 Kilometer. Lubang pada esdicairkan dengan air panas. Data dari sensor ditransfer ke stasiun pusat pengendali.
Foto: IceCube/NSF
Akselerator di Eropa
Organisai riset nuklir Eropa (CERN) juga melakukan pelacakan eksistensi Neutrino. Caranya dengan menembakkan partikel dari akselerator di Jenewa, Swiss ke pusat riset di kawasan Apenin di Italia. Di pusat riset Gran-Sasso di pegunungan Italia detektor merekam impak tabrakan partikel itu.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Nyaris Secepat Cahaya
Neutrino melintasi ruang angkasa dengan mendekati kecepatan cahaya. Tapi di pusat riset CERN di Gran Sasso (CNGS) terukur kecepatan neutrinos melebihi kecepatan cahaya. Data ini memicu pertanyaan terhadap teori relativitas umum dari Einstein. Belakangan terbukti bahwa alat ukur di pusat riset melakukan kesalahan.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Dinding Detektor
Detektors di Gran-Sasso dirangkai menjadi semacam dinding, agar pancaran neutrino yang ditembakkan dari Jenewa bisa terfokus dengan baik. Para ilmuwan menembakkan Proton pada target berupa unsur Grafit. Tabraka´n menciptakan berbagai partikel elementer, sebagaian terurai dengan cepat. Hanya Neutrino yang sampai ke pusat riset di Italia.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Neutrino: Tema Riset Internasional
Selain ilmuwan di Eropa, Amerika Serikat dan Jepang yang sejak lama meneliti Neutrino, juga negara-negara lain seperti Cina, Kanada, Korea Selatan dan India melalukan eksperiment neutrino. India membangun "Neutrino Observatory" di kawasan pegunungan ini, dengan inti proyek berupa pemasangan magnet raksasa seberat 50,000 ton. Pakar fisika partikel ingin mencapai limit untuk meraih hasil terbaik.
Foto: INO
Riset Neutrino dengan Teori Bilyar
Periset India ingin melacak bagaimana reaksi partikel lain jika bertabrakan dengan Neutrino. Mereka membuat analogi dengan permainan bilyar. Jika tertabrak Neutrino, partikel lain akan terpencar ke segala arah. Ini akan memberi informasi mengenai sifat partikel misterius itu.
Foto: INO
9 foto1 | 9
"Pergerakan bintang menunjukkan, berapa volume materi yang ada di sana. Tidak peduli apa bentuk materinya, yang terpenting adalah menunjukkan bahwa materi itu ada di sana", kata Pieter von Dokkum dari Universitas Yale baru-baru ini.
FAIR melacak materi jagad raya
Untuk melacak dan membuktikan keberadaan berbagai materi, termasuk materi gelap, sebuah tim peneliti internasional membangun Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) di kota Darmstadt, Jerman. Instalasinya berupa pemercepat partikel berdiameter 1.100 meter, yang mempu mempercepat ion hingga mencapai kecepatan 270.000 km perdetik atau setara 80 persen kecepatan cahaya.
Teleskop Terbesar Teliti Exoplanet dan Materi Gelap
00:54
Dengan instalasi pemercepat partikel terbaru, yang akan mulai beroperasi tahun 2015, sekitar 3.000 orang peneliti dari seluruh dunia yang berkiprah di FAIR bisa melakukan beragam eksperimen ilmiah fundamental. Misalnya riset mengenai plasma super dingin atau plasma super panas dan kondisi tekanan ekstrim tinggi. Kondisi semacam ini eksis di luar angkasa atau di dalam inti bintang.
Dengan eksperimen di dalam pemercepat partikel, para ilmuwan akan bisa lebih memahami bagaimana perkembangan alam semesta pasca dentuman besar, hingga mencapai struktur yang dikenal saat ini. Juga para ilmuwan mengharapkan, suatu hari nanti, mampu membuktikan eksistensi materi gelap.
FAIR bukan hanya dirancang untuk melakukan penelitian d bidang basis teoritis saja, melainkan juga untuk ilmu terapan. Misalnya untuk pengembangan peralatan elektronika terbaru, atau di bidang biologi untuk meneliti efek radiasi kosmik pada sel tubuh. Beragam eksperimen yang dirancang hanyalah fraksi kecil, dari potensi amat besar dari pemercepat partikel FAIR tersebut.
7 Misteri Iptek Yang Belum Terpecahkan
Para ilmuwan sejak lama berusaha memecahkan sejumlah misteri ilmu pengetahuan yang ternyata hingga kini tetap belum terpecahkan. 7 diantara misteri sains yang masih dilacak jawabannya.
Foto: Fotolia/Noel Powell
Materi Lebih Banyak dari Anti Materi?
Berdasar ilmu fisika partikel yang dipahami saat ini, jumlah materi dan anti materi seharusnya seimbang dan jika bertemu akan saling memusnahkan. Tapi faktanya jumlah materi lebih banyak dari anti materi. Buktinya adalah milyaran galaksi dan trilyunan bintang di jagad raya yang tersusun dari materi. Hingga kini masih diteliti mengapa jumlah anti materi lebih sedikit dari materi?
Foto: picture alliance/dpa
Apa Penyusun Materi Gelap?
Lebih 80 persen massa di jagad raya tidak kasat mata dan disebut materi gelap. Para ilmuwan hingga kini belum mengetahui komposisi materi yang tidak memancarkan cahaya itu. Sejak ditemukan indikasinya 60 tahun lalu, hingga kini tidak ada bukti langsung eksistensi materi gelap ini. Artinya tidak ada yang tahu persis bagaimana komposisi materi gelap tersebut.
Foto: picture-alliance/dpa
Apa Energi Gelap itu?
Energi gelap menjadi misteri yang lebih besar dibanding materi gelap. Energi gelap diyakini mencakup lebih 70 persen dari seluruh energi di alam semesta dan diduga merupakan implikasi dari ekspansi jagad raya. Dipertanyakan apakah energinya konstan atau berfluktuasi mengikuti ekspansi alam semesta? Tersusun dari apa? Mengapa terindikasi kerapatannya mirip dengan densitas materi?
Foto: Zosia Rostomian, LBNL; Nic Ross, BOSS Lyman-alpha team, LBNL; and Springel et al, Virgo Consortium and the Max Planck Institute for Astrophysics
Adakah Makhluk Cerdas Lain?
Apakah manusia satu-satunya makhluk cerdas di jagad raya? Alam semesta kasat mata, diameternya sekitar 92 tahun cahaya dan berisi milyaran galaksi, bintang dan planet, tapi tidak ada pertanda eksistensi makhluk cerdas lain. Atau “alien” itu sejak lama telah berkunjung ke bumi, cuma kita tidak tahu atau mereka tidak mau menjalin kontak?
Foto: picture-alliance/dpa
Bagaimana Kehidupan Muncul?
Misteri lain yang terkait erat dengan manusia adalah, bagaimana kehidupan muncul? Dari mana asal usul kehidupan di bumi? Mengapa di bumi? Banyak teori dilontarkan, mulai dari model adonan purba yang berkembang mejadi molekul kompleks yang punya DNA hingga teori kehidupan berupa mikroba yang terbawa komet atau meteorit. Tapi semua itu tidak menjawab pertanyaan bagaiama kehidupan bisa terjadi?
Foto: Fotolia/Gernot Krautberger
Bagaimana Mekanisme Gravitasi?
Semua tahu, gravitasi dari bulan membuat siklus pasang dan surut laut di bumi. Gravitasi bumi membuat manusia tetap berada di permukannya dan gravitasi matahari membuat bumi stabil di orbitnya. Tapi para ilmuwan hingga kini masih belum dapat memastikan, bagaimana cara kerja gravitasi itu. Mengapa gaya yang menjaga stabilitas atom beda dengan gaya tarik bumi? Apakah gravitasi itu partikel?
Foto: NASA
Bagaimana Cara Kerja Lempeng Tektonik?
Kita juga tahu, pergerakan lempeng tektonik memicu gempa, aktivitas gunung api, membentuk benua dan gunung, tapi para ilmuwan belum tahu sepenuhnya mekanisme gerakan lempeng ini. Alfred Wegener saat melontarkan teorinya tahun 1932 ditertawakan banyak ilmuwan, dan baru 1960 teori dapat dibuktikan. Tapi hingga kini masih jadi misteri, apa pemicu gerakan ini dan bagaimana batas lempengan tercipta.