Sains
Antimateri Terbukti Merespon Gravitasi, Prediksi Einstein Terkonfirmasi
ANTARIKSA -- Pada Rabu, 27 September 2023 pagi, tim fisikawan internasional melaporkan temuan besar tentang antimateri, sebentuk materi yang sulit dipahami di alam semesta. Temuan yang dipublikasikan di jurnal Nature itu menyatakan, antimateri merespons gravitasi dengan cara yang sama seperti materi biasa.
Hasil penelitian ini menandai pengamatan langsung pertama terhadap antimateri yang jatuh bebas, di mana atom terbuat dari antiproton (bukan proton) dan antielektron yang disebut positron (bukan elektron).
Scroll untuk membaca
Scroll untuk membaca
Antiproton adalah proton yang bermuatan negatif, kebalikan dari proton yang bernilai positif pada atom materi normal. Sementara positron adalah elektron yang bermuatan positif, kebalikan dari elektron bernilai negatif pada atom materi normal.
Keberadaan antimateri ini memang aneh. Lebih aneh lagi, meskipun mereka muncul sebagai kebalikan dari materi normal, mereka tetap ditarik oleh gravitasi seperti umumnya materi normal.
Baca Juga: Mencari Jejak Materi Gelap di Lubang Tambang Emas Dakota Selatan
Hal tersebutlah yang menjadi prestasi penemuan terbaru. Tim peneliti membuktikan bahwa atom antihidrogen, khususnya yang terdiri dari satu antiproton di pusat dengan positron bermuatan positif yang mengorbit di sekitarnya, jatuh ke bawah karena gravitasi.
Hampir tiga dekade setelah antihidrogen pertama kali diciptakan di laboratorium, temuan terbaru merupakan konfirmasi lain dari teori relativitas umum Albert Einstein. Fisikawan termasyhur itu memperkirakan bahwa semua massa, terlepas dari perbedaan struktur internalnya, bereaksi terhadap gravitasi dengan cara yang sama.
"Jika Anda berjalan menyusuri lorong-lorong departemen ini dan bertanya kepada para fisikawan, mereka semua akan mengatakan bahwa hasil ini sama sekali tidak mengejutkan. Itulah kenyataannya," kata Jonathan Wurtele, seorang profesor fisika di Universitas California, Berkeley yang pertama kali mengusulkan percobaan dan salah satu penulis studi baru tersebut.
“Tetapi sebagian besar dari mereka juga akan mengatakan bahwa eksperimen itu (tetap) harus dilakukan karena Anda tidak pernah bisa memastikannya (sebelum diuji).”
Menangkap Antimateri
Wurtele dan timnya menciptakan, menjebak, dan mempelajari partikel antihidrogen di Pusat Penelitian Nuklir Eropa (European Organization for Nuclear Research atau dikenal CERN). Partikel-partikel tersebut terperangkap di dalam botol magnet, yang kedua ujungnya berisi medan magnet yang bisa dikontrol.
Untuk menyaksikan efek gravitasi pada partikel antihidrogen, para peneliti mengurangi kekuatan medan magnet di setiap ujungnya agar partikel dapat lepas. Ketika setiap partikel bergerak ke atas atau ke bawah botol magnet, partikel tersebut akan tersengat dalam sekejap.
Baca Juga: Kenapa Alam Semesta Gelap?
Para peneliti kemudian menghitung kilatan tersebut dan menemukan jumlah kilatan cahaya yang mengarah ke dasar botol lebih banyak (80 persen) dibandingkan yang ke atas. Hasil tersebut tetap sama pada belasan percobaan ulang.
Kesimpulannya, studi baru secara meyakinkan menunjukkan bahwa gravitasi menyebabkan antihidrogen jatuh ke bawah.
“Hal ini memberi kita sebuah tombol eksperimen yang kuat yang memungkinkan kita, pada dasarnya percaya bahwa eksperimen tersebut benar-benar berhasil," kata Joel Fajans, seorang profesor fisika di UC Berkeley dan rekan penulis studi baru.
Tim peneliti juga menemukan bahwa percepatan gravitasi antihidrogen mendekati percepatan gravitasi materi normal, yaitu 9,8 meter per detik persegi. Para peneliti berharap hasil tersebut juga berlaku untuk partikel antimateri lainnya. "Akan sangat mengejutkan jika hal ini tidak benar," kata Fajans kepada Space.com.
Namun, meskipun temuan terbaru mengesampingkan teori bahwa gravitasi menolak antimateri, hanya pengukuran yang lebih tepat yang bisa mengetahui perbedaan gaya gravitasi pada antimateri dibandingkan dengan materi.
Baca Juga: Mengenal Teleskop Roman, Si Pemburu Materi Gelap di Alam Semesta
Kenapa Antimateri Sangat Langka?
Pengamatan langsung tentang efek gravitasi pada antihidrogen telah menandai awal dari pencarian secara rinci terhadap sifat gravitasi antimateri. Sebab, antimateri sendiri masih sangat langka di alam semesta.
Jika materi dan antimateri bertindak serupa seperti dalam penelitian itu, di manakah antimateri yang hilang di alam semesta? Itu masih menjadi pertanyaan terbuka.
Teorinya begini: selama Big Bang, alam semesta diyakini kaya akan pasangan partikel materi dan antimateri. Partikel antimateri dianggap sebagai cermin materi karena memiliki massa yang sama, kecuali muatan listriknya yang berlawanan.
Jika partikel materi dan antimateri bersentuhan, mereka akan saling memusnahkan dalam kilatan dahsyat, dan meninggalkan energi murni. Karena itu, partikel materi dan antimateri selalu tercipta dan musnah secara berpasangan.
Teori itu menunjukan bahwa alam semesta sebenarnya tidak memiliki apa-apa selain energi sisa. Setidaknya, itu menurut Model Standar fisika partikel yang menguraikan pemahaman terbaik saat ini tentang bagaimana partikel fundamental berperilaku di bawah empat gaya.
Namun, kesimetrian tersebut terpecah pada suatu saat selama evolusi alam semesta yang mengakibatkan kita hanya melihat dengan jelas materi mendominasi alam semesta. Sayangnya, hal tersebut di luar apa yang dapat dijelaskan oleh Model Standar.
Proses yang menyebabkan hanya sedikit antimateri yang tertinggal di alam semesta masih belum diketahui. “Sayangnya karena jawaban kami (hanya) konsisten dengan relativitas umum, jawaban tersebut tidak menjelaskan kelangkaan antimateri,” kata Fajans.
Fajans mengatakan, level ketepatan eksperimen mereka masih dapat ditingkatkan hingga 100 kali lipat di masa depan. "Hal ini mungkin mengarah pada sesuatu yang baru, tapi tentu saja kita belum tahu apakah hal ini akan terjadi. Sebagian besar orang akan mengatakan hal ini tidak mungkin terjadi, namun masih layak dilakukan." Sumber: Space.com
Ikuti Ulasan-Ulasan Menarik Lainnya dari Penulis Klik di Sini
