Minggu, 25 September 2011 -
Dunia fisika dapat berita membingungkan beberapa minggu lalu. Pada rapat
Masyarakat Fisika Eropa di Grenoble, Perancis, fisikawan- termasuk
beberapa orang dari Caltech – mengumumkan kalau data terakhir dari Large
Hadron Collider (LHC) memberi petunjuk keberadaan boson Higgs.
Menurut model standar, teori yang sangat berhasil dalam menjelaskan bagaimana semua partikel dasar berinteraksi, boson Higgs
bertanggung jawab dalam memberi massa pada semua partikel lainnya. Dan
karena partikel terakhir yang diprediksi oleh Model Standar belum lagi
dideteksi, penemuannya menjadi salah satu tujuan utama LHC, pemercepat
partikel terkuat di Bumi dan mungkin usaha ilmiah paling rumit yang
pernah dicoba.
Berada di bawah tanah
dekat Geneva, Swiss, LHC mempercepat proton mengelilingi sebuah cincin
yang lebarnya hampir lima mil ke kecepatan mendekati kecepatan cahaya,
menghasilkan dua berkas proton yang saling berhadapan. Sebagian besar
proton hanya melintasi satu sama lain, namun sebagian kecilnya
bertabrakan, menciptakan partikel lain dalam prosesnya. Namun
partikel-partikel ini sekejab, meluruh menjadi partikel lebih ringan
sebelum mereka dapat dideteksi. Tantangan bagi fisikawan adalah
mengambil petunjuk adanya fisika baru yang eksotis dari aliran partikel
baru ini. Dengan mengamati data, mereka berharap memperoleh tanda kalau
sebagian partikel ini adalah boson Higgs.
LHC
dilengkapi dengan beberapa detektor, namun yang terbesar yang memburu
Higgs adalah ATLAS (A Large Toroidal Apparatus) dan Compact Muon
Solenoid (CMS); Caltech berperan penting dalam CMS. Kedua eksperimen
baru-baru ini melaporkan apa yang para fisikawan sebut “peristiwa
berlebih”. Ini bermakna kalau LHC tampaknya menciptakan peristiwa
sedikit lebih banyak daripada yang diharapkan seandainya Higgs tidak
ada. Tonjolan muncul di daerah antara 130 dan 150 giga elektron volt
(GeV – satuan energi yang juga menjadi satuan massa lewat E = mc2,
dimana kecepatan cahaya, c, dinilai satu), yang merupakan jangkauan
massa Higgs. Namun data ini belum cukup signifikan secara statistik
untuk disebut sebagai sinyal pasti, belum lagi dipandang sebagai
penemuan partikel Higgs, kata profesor fisika, Harvey Newman.
Ada
dua penjelasan yang mungkin atas hasil ini, kata beliau. Tonjolan pada
data dapat hanya merupakan peristiwa latar belakang dari sumber tak
diketahui atau memang ia tanda pertama Higgs. “Kita dapat berspekulasi
kalau ia merupakan fluktuasi statistik yang aneh,” katanya. “Namun saya
rasa tidak.”
LHC sekarang beroperasi
dengan energi 7 teraelektron volt (TeV, seribu kali lebih tinggi dari
satu GeV) pada pusat massa antara kedua berkas proton, dan dapat
meningkat menjadi 8 TeV di tahun depan (energi maksimumnya adalah 14
TeV, yang akan dicapai tahun 2014).
Para
fisikawan akan terus memacu LHC, menaikkannya ke energi lebih tinggi
dan meningkatkan jumlah tumbukan untuk memperbesar kemungkinan ia
menghasilkan boson Higgs. Dengan beberapa kali interaksi partikel lebih
banyak, para fisikawan terus semakin dekat pada Higgs, begitu juga
artikel dan interaksi baru lainnya. Ada kemungkinan kalau di akhir tahun
depan, mereka dapat memastikan, sekali dan selamanya, apakah Higgs ada.
Pencarian SUSY
Bila
ternyata Higgs tidak ada, maka fisikawan harus meninjau ulang Model
Standar secara serius. “Namun bahkan bila Higgs ada, Model Standar tetap
punya masalah-masalah dasar,” kata Newman. Sebagai contoh, teori ini
tidaklah konsisten. “Cara paling alami untuk memecahkan masalah ini,”
katanya, “adalah dengan supersimetri.”
Bukti
untuk supersimetri, yang disingkat SUSY (“susi”), juga merupakan hal
yang sedang dilakukan fisikawan di LHC. Teorinya mengatakan kalau tiap
partikel dasar memiliki pasangan supersimetri – sebagai contoh, pasangan
quark adalah squark. Ada banyak versi teori ini, dari model mainan
sederhana hingga yang lebih halus. Sejauh ini, LHC belum mendeteksi
satupun tanda supersimetri. “Banyak model yang kami keluarkan adalah
model mainan,” kata Maria Spiropulu, asisten profesor fisika. Jadi
bahkan bila orang kecewa, tidak terlalu awal untuk menyingkirkan
teorinya. “Sebagian orang merasa depresi ketika SUSY dikeluarkan. Namun
justru sebaliknya – kami mengkonfirmasi kalau sifatnya lebih lembut dari
apa yang jelas.”
Caltech di LHC
Spiropulu
dan Newman, yang sekarang bekerja di LHC pada data terbaru, memimpin
tim Caltech yang terdiri dari 40 fisikawan, mahasiswa, dan insinyur yang
menjadi bagian kolaborasi CMS. Spiropulu, yang bergabung dengan
fakultas ini tahun 2008, adalah pakar dalam pencarian cara menemukan
fenomena eksotis diluar Model Standar, seperti teori supersimetri yang
meramalkan partikel materi gelap, benda misterius yang menyusun hampir seperempat alam semesta.
Ketika
Newman tiba di Caltech tahun 1980an, ia melakukan banyak pekerjaan
dasar dalam merancang detektor kristal yang sekarang dipakai di CMS. Ia
juga mengembangkan kisi jaringan dunia dan pusat data yang menyimpan dan
mengolah banjir data yang datang dari LHC. Dengan pembangkitan gigabyte
data per detik di LHC, tidak satupun lokasi mampu menyimpan semua
informasi tersebut, sehingga datanya ditangani secara tersebar pada
ratusan lokasi di penjuru dunia, termasuk Pusat Penelitian Komputasi
Lanjut Caltech, dimana pusat berbasis universitas pertama untuk analisis
data LHC didirikan. Tim Newman juga menjalankan jaringan lintas
Atlantik yang menghubungkan LHC ke Amerika Serikat, memungkinkan data
mengalir antara Eropa dan Amerika Utara. Timnya, bersama dengan Steven
Low, profesor ilmu komputer dan teknik listrik, mengembangkan aplikasi
canggih untuk mengirim data dalam jarak jauh, memungkinkan terabyte data
mengalir antara lokasi-lokasi pada kecepatan hingga 100 gigabit per
detik. Newman dan insinyur Philippe Galvez juga mengembangkan sebuah
sistem yang disebut Organisasi Maya Pemungkin (Enabling Virtual Organizations),
sebuah perangkat berbasis internet yang membantu fisikawan dan ilmuan
dari bidang lain berkomunikasi dan bekerja sama dari berbagai tempat di
dunia.
Menurut Newman dan Spriopulu,
tim Caltech terdiri dari para pakar dalam segala hal mulai dari detektor
dan analisis data hingga bagaimana fenomena baru dapat memanifestasikan
dirinya di LHC. Karena kelompok ini melibatkan begitu banyak aspek CMS,
Caltech memberikan kontribusi yang signifikan, kata Spiropulu. “Kami
salah satu kelompok utama di AS – dan Saya akan mengatakan juga untuk
seluruh kolaborasi CMS.”
Mahasiswa S1
juga menjadi bagian penting dalam tim ini. Dalam dua tahun terakhir, ada
sekitar 24 mahasiswa dari program Summer Undergraduate Research
Fellowships (SURF) dan Minority Undergraduate Research Fellowships
(MURF), dan juga dari program di CERN (Organisasi Penelitian Nuklir
Eropa, lokasi LHC). Tahun ini, empat mahasiswa SURF menghabiskan musim
panas mereka di LHC. “Mahasiswa Caltech memang membantu sejak usia muda –
pada tahap yang jarang dilihat ditempat lain,” kata Newman.
Sumber berita:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar