Isi
Peneliti Hadron Collider besar melihat petunjuk partikel baru yang bisa merevolusi fisika.
Oleh Harry Cliff, Universitas Cambridge
Pada awal Desember, sebuah desas-desus beredar di internet dan ruang-ruang kopi lab fisika bahwa para peneliti di Large Hadron Collider telah menemukan partikel baru. Setelah tiga tahun kekeringan yang mengikuti penemuan boson Higgs, mungkinkah ini merupakan pertanda pertama dari fisika baru yang sangat diharapkan oleh para fisikawan partikel?
Para peneliti yang mengerjakan eksperimen LHC tetap membisu sampai 14 Desember ketika fisikawan mengemas auditorium utama CERN untuk mendengarkan presentasi dari para ilmuwan yang mengerjakan eksperimen CMS dan ATLAS, dua detektor partikel raksasa yang menemukan boson Higgs pada 2012. Bahkan menonton secara online webcast, kegembiraan terasa jelas.
Semua orang bertanya-tanya apakah kita akan menyaksikan awal zaman penemuan baru. Jawabannya adalah ... mungkin.
Baffling bump
Hasil CMS diungkapkan terlebih dahulu. Pada awalnya cerita itu akrab, serangkaian pengukuran yang mengesankan berulang kali tidak menunjukkan tanda-tanda partikel baru. Tetapi dalam beberapa menit terakhir presentasi, tonjolan halus tetapi menarik pada grafik terungkap yang mengisyaratkan partikel berat baru yang membusuk menjadi dua foton (partikel cahaya). Benjolan itu muncul pada massa sekitar 760GeV (satuan massa dan energi yang digunakan dalam fisika partikel - boson Higgs memiliki massa sekitar 125 GeV) tetapi terlalu lemah sinyal untuk meyakinkan pada dirinya sendiri. Pertanyaannya adalah, apakah ATLAS akan melihat benjolan serupa di tempat yang sama?
Presentasi ATLAS mencerminkan yang dari CMS, daftar lain dari non-penemuan. Tapi, menyimpan yang terbaik untuk yang terakhir, ada benjolan yang diluncurkan menjelang akhir, dekat dengan tempat CMS melihatnya di 750GeV - tetapi lebih besar. Masih terlalu lemah untuk mencapai ambang statistik untuk dianggap sebagai bukti yang kuat, tetapi fakta bahwa kedua percobaan melihat bukti di tempat yang sama menarik.
Penemuan Higgs pada tahun 2012 menyelesaikan Model Standar, teori fisika partikel terbaik kami saat ini, tetapi meninggalkan banyak misteri yang belum terpecahkan. Ini termasuk sifat "materi gelap", suatu zat tak kasat mata yang membentuk sekitar 85% dari materi di alam semesta, kelemahan gravitasi dan cara hukum-hukum fisika tampak disetel untuk memungkinkan kehidupan ada, untuk menyebutkan tapi sedikit.
Bisakah supersimetri suatu hari memecahkan misteri semua materi gelap yang bersembunyi di gugusan galaksi? Kredit gambar: NASA / wikimedia
Sejumlah teori telah diajukan untuk menyelesaikan masalah ini. Yang paling populer adalah gagasan yang disebut supersimetri, yang mengusulkan bahwa ada mitra super yang lebih berat untuk setiap partikel dalam Model Standar. Teori ini memberikan penjelasan untuk penyesuaian hukum fisika dan salah satu mitra super juga dapat menjelaskan materi gelap.
Supersimetri memprediksi keberadaan partikel-partikel baru yang harus berada dalam jangkauan LHC. Tetapi meskipun ada harapan besar, mesin pertama yang dijalankan dari 2009-2013 mengungkapkan belantara subatomik tandus, yang hanya dihuni oleh boson Higgs. Banyak fisikawan teoritis yang bekerja pada supersimetri telah menemukan hasil terbaru dari LHC yang agak menyedihkan. Beberapa orang mulai khawatir bahwa jawaban atas pertanyaan-pertanyaan luar biasa dalam fisika mungkin terletak selamanya di luar jangkauan kita.
Musim panas ini, 27 km LHC memulai kembali operasi setelah peningkatan dua tahun yang hampir dua kali lipat energi tabrakannya. Fisikawan sangat menunggu untuk melihat apa yang diungkapkan tabrakan ini, karena energi yang lebih tinggi memungkinkan untuk membuat partikel-partikel berat yang di luar jangkauan selama menjalankan pertama. Jadi petunjuk dari partikel baru ini memang sangat disambut.
Sepupu Higgs?
Andy Parker, kepala Cambridge's Cavendish Laboratory dan anggota senior percobaan ATLAS, mengatakan kepada saya: "Jika benjolan itu nyata, dan meluruh menjadi dua foton seperti yang terlihat, maka itu pasti boson, kemungkinan besar bos Higgs lain. Extra Higgs diprediksi oleh banyak model, termasuk supersimetri ”.
Mungkin bahkan lebih menarik, itu bisa menjadi jenis gravitasi, partikel hipotesis yang dikaitkan dengan gaya gravitasi. Yang terpenting, graviton ada dalam teori dengan dimensi ruang tambahan ke tiga (tinggi, lebar, dan kedalaman) yang kita alami.
Untuk saat ini, fisikawan akan tetap skeptis - lebih banyak data diperlukan untuk mengatur petunjuk yang menarik ini masuk atau keluar. Parker menggambarkan hasil sebagai "awal dan tidak meyakinkan" tetapi menambahkan, "jika ternyata menjadi tanda pertama fisika di luar model standar, dengan melihat ke belakang, ini akan dilihat sebagai ilmu sejarah."
Apakah partikel baru ini ternyata nyata atau tidak, satu hal yang disetujui semua orang adalah bahwa 2016 akan menjadi tahun yang menyenangkan bagi fisika partikel.
Harry Cliff, fisikawan Partikel dan sesama Museum Sains, Universitas Cambridge
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.