Antimateri, kunci misteri alam semesta? Ide dan Debat

Antimateri adalah materi yang terdiri dari antipartikel dari partikel yang menyusun materi biasa. Bila sebuah partikel dan antipartikelnya menyentuh satu sama lain, keduanya saling memusnahkan, artinya keduanya diubah menjadi partikel-partikel lain dengan energi yang sama menurut persamaan Einstein E=mc².

Antimateri tidak ditemukan secara alami di bumi, kecuali hanya dalam waktu sangat singkat dan dalam jumlah sangat sedikit (karena peluruhan radioaktif atau sinar kosmik).

Jadi terjadinya Big Bang disini sebenarnya seharusnya membuat seluruh alam semesta ini hancur karena adanya antimateri yang tercipta. Yang dimana antimateri ini sifatnya menghancurkan jika bertemu dengan materi yang sejenis maupun yang ditemuinya e.g: bom nuklir. Jadi disekitar kita ada banyak benda yang memiliki antimateri contoh: pisang yang memiliki antimateri dalam jumlah kecil.

Antimateri Ini sangatlah berbahaya karena mampu menghancurkan apa saja contoh kasus Ledakan supernova SN2007bi Dimana besar bintang yang meledak kira kira ±200 kali matahari.

Penemuan Antimateri

Fenomena anti-materi pertama kali diprediksi pada tahun 1928 oleh fisikawan Inggris, Paul Dirac. Dialah yang pertama kali mengusulkan keberadaan anti-materi. Pada saat ia membuat turunan persamaan yang menjelaskan interaksi sebuah elektron dengan muatan negatif dan elektron dengan muatan positif. Menurutnya, masih ada suatu partikel atau materi yang masih benar-benar belum dieksplorasi dan dikenali oleh manusia.

Akhirnya, para ilmuan di lab melanjutkan penelitian tersebut, hingga menemukan dan menciptakan ulang beberapa partikel:

• Antimateri, yaitu Positrons (electron bermuatan positif).
• Antiprotons (proton yang bermuatan negatif) dan Anti–atoms (atom yang terdiri dari positrons dan anti–proton).

Penemuan tersebut berbeda-beda penemu dan waktunya:

• Positrons di temukan pada tahun 1932 oleh Carl Anderson.
• Anti-protons oleh peneliti di Berkeley Bevatron pada tahun 1955.
• Anti-atom ditemukan oleh Badan Organisasi Nuklir Eropa (Uropean Organization for Nuclear Research) pada tahun 1998.

Apakah antimateri naik bukannya jatuh akibat gravitasi?

Jika demikian, teka-teki besar kosmologi bisa menemukan penjelasan. Percobaan di CERN akan segera memberikan jawabannya.

Dan jika jawaban atas teka-teki besar kosmologi modern – energi hitam dan materi gelap, khususnya – dapat ditemukan di antimateri? Direktur penelitian di CNRS dan Ketua Komite untuk Infrastruktur Penelitian Sangat Besar (TGIR), fisikawan Gabriel Chardin yakin akan hal ini dan menjelaskannya di 460 halaman dalam buku terbarunya,

Ketika CERN mempersiapkan eksperimen baru yang akan menguji hipotesis kunci yang menjadi model Universe yang telah dipelajari selama belasan tahun dan mengusulkan sebagai alternatif ke model kosmologis standar. Hipotesis ini, yang akan segera mencoba memvalidasi atau membatalkan, adalah bahwa antimateri “antigravitasi”. Dalam istilah yang lebih sederhana, jika materi, tertarik ke tanah oleh gravitasi bumi, jatuh, antimateri, di bawah pengaruh gravitasi yang sama ini, naik ke udara!

Misteri antimateri kosmik

Tidak seperti masalah yang sangat misterius gelap, yang kita tahu hampir tidak ada, tidak bahkan jika itu benar-benar ada, antimateri, ditemukan pada tahun 1931 oleh fisikawan Inggris bernama Paul Dirac, memiliki tidak lebih dari spekulatif dan bahkan mulai untuk memberi kita rahasianya. Ini adalah dunia cermin kita.

Setiap partikel materi adalah anti-partikel mirip massa, hidup yang sama dan muatan listrik yang berlawanan dengan proton, bermuatan positif, muatan negatif sesuai antiproton; ke elektron, positron, dll. Tetapi partikel dan antipartikel tidak bercampur: ketika mereka bersentuhan satu sama lain, mereka memusnahkan dalam gelombang energi (dalam bentuk emisi foton).

Untungnya, antimateri tidak ada di alam – setidaknya di lingkungan terdekat kita. Untuk mempelajarinya, pertama-tama kita harus membuat dan kemudian “menjebak” -nya dengan mengurungnya dengan medan elektromagnetik, sehingga ia tidak langsung memusnahkan kontak dengan materi.

Inilah yang dilakukan eksperimen CERN dengan decelerator partikel Elena mereka, di mana eksperimen tim Alpha berikutnya akan berlangsung. Ini adalah yang sederhana untuk menggambarkan bahwa rumit untuk dilakukan:

• Menghasilkan atom anti-hidrogen, yang terdiri dari antiproton dan positron, kemudian “melepaskan” untuk melihat apakah mereka jatuh atau kembali.
• Tetapi kesulitan teknis tidak terhitung. Dan mereka harus cepat: November 2017 mendatang, CERN akan menghentikan semua operasi untuk jangka waktu dua tahun. Atom anti-hidrogen Alpha harus sudah dibicarakan sebelumnya!

Tanda tanya yang terus-menerus dan menjengkelkan tentang antimateri

1. Tidak seperti Gabriel Chardin, sebagian besar fisikawan tidak percaya pada keberadaan “massa negatif” yang akan menderita efek berlawanan dari medan gravitasi. Untuk setiap massa dikaitkan energi (disebut “energi massa”) berdasarkan persamaan Einstein E= mc² yang terkenal, massa negatif ini akan mengarah pada keberadaan energi massa yang juga negatif. Dan ini akan melanggar, menurut para fisikawan ini, prinsip sacrosanct dari konservasi energi: pasangan partikel-antipartikel akan benar-benar memiliki energi massa nol (energi positif dari satu yang diimbangi oleh energi negatif dari yang lain). Dalam hal ini, bagaimana menjelaskan bahwa pemusnahan timbal balik mereka menyebabkan emisi foton yang sangat energik?

2. “Konservasi energi hanya berlaku secara lokal, tetapi tidak pada skala alam semesta secara keseluruhan,” berpendapat Gabriel Chardin. Siapa yang terkejut bahwa begitu banyak rekannya terus meragukan keberadaan massa dan energi negatif, dua puluh tahun setelah penemuan percepatan perluasan Alam Semesta. Di alam semesta yang didominasi oleh materi, orang mungkin berharap ekspansi ini melambat di bawah pengaruh gravitasi. Namun, kami tahu itu sejak tahun 1998, yang terjadi sebaliknya.

3. Dua puluh tahun kemudian, penemuan ini pada dasarnya masih merupakan misteri. Karena itu para kosmolog terpaksa mempostulatkan keberadaan bentuk energi yang samar-samar, energi gelap, yang diberkahi dengan tekanan negatif dan dengan efek menjijikkan yang lebih kuat daripada efeknya. Gravitasi yang menarik: mendorong galaksi lebih cepat dan lebih jauh dan lebih jauh dari satu sama lain. Yang memberikannya secara de facto, menurut Gabriel Chardin, semua karakteristik energi negatif.

4. Tapi apa dan dari mana energi hitam yang terkenal ini berasal, tidak ada kosmolog yang tahu pasti. Hal yang sama berlaku untuk materi gelap, yang telah didalilkan untuk menjelaskan beberapa quirks gerakan galaksi. Ini masih menjadi masalah ketika Anda tahu bahwa, menurut perhitungan, Semesta akan terdiri dari 70% energi gelap, materi gelap 26% dan hanya 4% materi biasa: 96% konten total Semesta hanya tanda tanya yang terus-menerus dan menjengkelkan.

Universe Dirac-Milne

1. Pertimbangan ini dan lainnya menyebabkan Gabriel Chardin mengusulkan model alternatifnya. Dia menyebutnya “Universe Dirac-Milne” dalam penghormatan kepada 2 fisikawan yang karyanya telah memberinya dasar teori utama, Paul Dirac dan sesama ahli matematika dan astrofisikawan Edward Milne. Dalam model Universe-nya, tidak diperlukan energi dan materi gelap. Dua komponen hipotetis ini tidak ada karena mereka tidak berguna. Tapi itu dengan harga selisih ukuran dengan model standar. Dalam yang terakhir, memang, tepat setelah Big Bang, antimateri benar-benar menghilang dengan membasmi materi, yang sedikit lebih melimpah daripada itu – pada 999.999.999998 partikel untuk 1 miliar partikel. Dari selisih satu miliar yang mendukung materi itulah semua yang kita lihat di Semesta akan datang.

2. Di Dirac-Milne Universe, pemusnahan materi-antimateri terjadi dengan baik, tetapi keduanya berada di sana dalam jumlah yang sama, menyisakan satu miliar dari kedua sisi. Dengan kata lain, antimateri belum hilang. Itu tidak ada hanya ketika fisikawan menciptakannya dalam deselerator partikel mereka, tetapi memang hadir di alam semesta dalam keadaan alamiahnya. Dalam bentuk apa? “Awan besar gas dingin dan sangat jarang, dengan laju satu atom antimateri per meter kubik rata-rata, yang memandikan ruang intergalaksi,” kata Gabriel Chardin. Tidak seperti materi, yang, di bawah pengaruh gravitasi, cenderung runtuh pada dirinya sendiri, dan karenanya berkonsentrasi di satu tempat, antimateri, jika terbukti bahwa ia mengalami efek gravitasi terbalik, akan, pada gilirannya, cenderung meregang ke segala arah dan menempati semua ruang yang tersedia. Dengan demikian, galaksi akan menjadi seperti pulau materi yang tersebar jauh dan luas di lautan antimateri, yang menggantikan energi gelap dan menjelaskan percepatan ekspansi.

3. Apakah kita hidup di alam semesta seperti itu? Pengalaman saat ini di CERN akan memberi kita indikasi kuat dari jawaban atas pertanyaan ini dalam beberapa bulan mendatang – pada bulan November jika semuanya berjalan lancar, karena seluruh model yang dikembangkan oleh Gabriel Chardin didasarkan pada hipotesis bahwa antimateri antigravitasi. Ketegangan kuasi-polisi yang memberi arti penuh pada judul esainya, anggukan pada buku Kundera, “The Unbearable Gravity of the Universe”…

Akurasi yang dingin…

Di antara banyak kesulitan teknis yang harus dihadapi tim Alpha di CERN adalah agitasi termal. Pada suhu kamar, zigzag atom hidrogen ke segala arah dengan kecepatan 2 kilometer per detik. Sama untuk atom anti-hidrogen. Tidak mudah dalam kondisi ini untuk melihat apakah, jatuh dalam tabung, jatuh atau naik kembali. Karena itu harus didinginkan.

Dan tidak sedikit! Bahkan pada 1 Kelvin (1 ° di atas nol mutlak, yaitu -273,15 ° C), yang sudah jauh lebih rendah daripada suhu helium cair, kecepatan ini karena agitasi termal masih 100 meter per detik.

Peneliti CERN bertujuan untuk mendinginkan atom anti-hidrogen mereka hingga suhu rekam dari beberapa mikro-curbs (beberapa juta derajat di atas nol mutlak), yang agitasi termal tidak lebih dari urutan meter per detik. Diperlukan kondisi untuk mengamati dengan presisi yang cukup perilaku anti-hidrogen dalam medan gravitasi.

Kamus

Cermin antimateri dunia materi, terdiri dari antipartikel dari massa yang sama dengan partikel yang terkait, tetapi dari muatan listrik yang berlawanan.

Energi hitam adalah bentuk energi hipotetis yang secara seragam mengisi seluruh alam semesta dan seharusnya menjelaskan percepatan ekspansi, tercatat pada tahun 1998.

Materi hitam materi hipotetis, seharusnya tidak berinteraksi dengan cahaya dan karenanya menjadi transparan, yang keberadaannya telah dipostulasikan untuk menjelaskan ketidakteraturan tertentu yang diamati dalam pergerakan galaksi.

Bacaan Lainnya

• Rotasi Bumi: Solstice, Ekuinoks Titik Balik Matahari
• Sejarah Kelahiran Alam Semesta | Bagaimana Terbentuknya?
• Perbedaan Alam Semesta, Galaksi dan Tata Surya
• Lubang Putih di Alam Semesta – White Hole
• Lubang Hitam di Alam Semesta – Black Hole
• 12 Dewa Olimpus Dari Yunani Yang Menguasai Alam Semesta
• Galaksi terdekat dan jarak dari Bima Sakti / Milky Way (galaksi kita)?

Sumber bacaan: Cern Courier, Les Echos, CERN (Elena)

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing