Para Ilmuwan Yakin Temukan Kekuatan Alam Kelima, Terobosan Ilmiah Terbesar Selama 100 Tahun
CHICAGO - Para ilmuwan di dekat Chicago, Amerika Serikat (AS) mengatakan mereka mungkin semakin dekat untuk menemukan keberadaan kekuatan alam yang terbaru.
Mereka telah menemukan lebih banyak bukti bahwa partikel sub-atomik, yang disebut muon, tidak berperilaku seperti yang diprediksikan oleh teori fisika sub-atomik saat ini.
Para ilmuwan percaya bahwa kekuatan yang tidak diketahui dapat bekerja pada muon.
Lebih banyak data akan diperlukan untuk mengonfirmasi hasil ini. Namun jika diverifikasi, ini bisa menandai awal revolusi dalam fisika.
Semua gaya yang kita alami setiap hari dapat direduksi menjadi hanya empat kategori. Yakni gravitasi, elektromagnetisme, gaya kuat, dan gaya lemah. Keempat gaya fundamental ini mengatur bagaimana semua benda dan partikel di alam semesta berinteraksi satu sama lain.
Temuan ini telah dibuat di fasilitas akselerator partikel Amerika Serikat (AS) bernama Fermilab. Mereka membangun hasil yang diumumkan pada 2021 di mana tim Fermilab pertama kali menyarankan kemungkinan kekuatan alam kelima.
Menurut Dr Brendan Casey, seorang ilmuwan senior di Fermilab, sejak itu, tim peneliti telah mengumpulkan lebih banyak data dan mengurangi ketidakpastian pengukuran mereka dengan dua faktor.
"Kami benar-benar menyelidiki wilayah baru. Kami menentukan (pengukuran) dengan presisi yang lebih baik daripada yang pernah terlihat sebelumnya,” terangnya, dikutip BBC.
Dalam percobaan dengan nama menarik 'g minus dua (g-2)' para peneliti mempercepat partikel sub-atomik yang disebut muon di sekitar cincin berdiameter 15m, di mana mereka beredar sekitar 1.000 kali dengan kecepatan yang hampir sama dengan kecepatan cahaya. Para peneliti menemukan bahwa mereka mungkin berperilaku dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh teori saat ini, yang disebut Model Standar, karena pengaruh kekuatan alam yang baru.
Meski buktinya kuat, tim Fermilab belum mendapatkan bukti konklusif.
Mereka berharap untuk memilikinya sekarang, tetapi ketidakpastian tentang apa yang dikatakan model standar tentang jumlah goyangan dalam muon, telah meningkat, karena perkembangan dalam fisika teoretis.
Intinya, tiang gawang telah dipindahkan untuk fisikawan eksperimental.
Para peneliti percaya bahwa mereka akan memiliki data yang mereka butuhkan, dan ketidakpastian teoretis akan menyempit dalam waktu dua tahun yang cukup bagi mereka untuk mencapai tujuan mereka. Konon, tim saingan di Large Hadron Collider (LHC) Eropa berharap bisa sampai di sana lebih dulu.
Dr Mitesh Patel dari Imperial College London adalah salah satu dari ribuan fisikawan di LHC yang berusaha menemukan kekurangan dalam Model Standar. Dia mengatakan kepada BBC News bahwa orang pertama yang menemukan hasil eksperimen yang bertentangan dengan model standar akan menjadi salah satu terobosan fisika sepanjang masa.
“Mengukur perilaku yang tidak sesuai dengan prediksi Model Standar adalah cawan suci untuk fisika partikel. Ini akan menjadi pemicu revolusi dalam pemahaman kita karena model tersebut telah bertahan dari semua uji eksperimental selama lebih dari 50 tahun,” terangnya.
Fermilab mengatakan bahwa serangkaian hasil berikutnya akan menjadi "pertarungan pamungkas" antara teori dan eksperimen yang dapat mengungkap partikel atau gaya baru.
Jadi apa itu Model Standar dan mengapa mendapatkan hasil eksperimen yang tidak sesuai dengan prediksinya merupakan masalah besar?
Segala sesuatu di dunia sekitar kita terbuat dari atom - yang pada gilirannya terbuat dari partikel yang lebih kecil lagi. Ini berinteraksi untuk menciptakan empat kekuatan alam yakni listrik dan magnet (elektromagnetisme), dua gaya nuklir dan gravitasi.
Perilaku mereka diprediksi oleh Model Standar, dan selama lima puluh tahun telah memprediksi perilaku mereka dengan sempurna, tanpa kesalahan apa pun.
Muon mirip dengan elektron yang mengorbit atom dan bertanggung jawab atas arus listrik, tetapi ukurannya sekitar 200 kali lebih besar.
Dalam percobaan mereka dibuat goyah, menggunakan magnet superkonduktor yang kuat.
Hasilnya menunjukkan bahwa muon bergoyang lebih cepat dari model standar yang seharusnya. Prof Graziano Venanzoni, dari Universitas Liverpool, yang merupakan salah satu peneliti terkemuka dalam proyek tersebut, mengatakan kepada BBC News bahwa ini mungkin disebabkan oleh kekuatan baru yang tidak diketahui.
“Kami pikir mungkin ada kekuatan lain, sesuatu yang tidak kami sadari sekarang. Itu adalah sesuatu yang berbeda, yang kami sebut 'kekuatan kelima',” terangnya.
"Itu adalah sesuatu yang berbeda, sesuatu yang belum kita ketahui, tetapi itu harus penting, karena mengatakan sesuatu yang baru tentang Semesta,” lanjutnya.
Jika dikonfirmasi, ini bisa dibilang merupakan salah satu terobosan ilmiah terbesar selama seratus tahun, sejak teori relativitas Einstein. Itu karena gaya kelima dan setiap partikel yang terkait dengannya bukan bagian dari Model Standar fisika partikel.
Para peneliti tahu bahwa ada yang mereka gambarkan sebagai "fisika di luar Model Standar" di luar sana, karena teori saat ini tidak dapat menjelaskan banyak hal yang diamati para astronom di luar angkasa.
Ini termasuk fakta bahwa galaksi-galaksi terus berakselerasi setelah Big Bang yang menciptakan alam semesta, daripada ekspansi yang melambat. Para ilmuwan mengatakan percepatan didorong oleh kekuatan yang tidak diketahui, yang disebut energi gelap.
Galaksi juga berputar lebih cepat dari seharusnya, menurut pemahaman kita tentang berapa banyak materi yang ada di dalamnya. Para peneliti percaya itu karena partikel tak terlihat yang disebut materi gelap, yang lagi-lagi bukan bagian dari Model Standar. Hasilnya telah dipublikasikan di Journal Physical Review Letters.
(Susi Susanti)
