4.11.2010

Tumbukan pertama pada energi 7 TeV di LHC


Energi tumbukan proton 7 TeV (3,5 TeV per proton) untuk pertama kalinya direalisasikan pada 30 Maret 2010 di LHC. Percobaan ini menjadi rekor dunia untuk energi terbesar yang dapat dicapai didalam sebuah pemercepat partikel. Tumbukan pada 7 TeV menandakan dimulainya program fisika LHC. Pada energi ini ilmuwan dapat memeriksa ulang data dan memprediksi hasil yang akan diperoleh berdasarkan eksperimen sebelumnya dan juga kemungkinan besar menemukan partikel yang telah diprediksikan keberadaannya maupun yang tak terduga. Memang semua penemuan-penemuan tidak akan terjadi pada hari pertama percobaan karena ilmu pengetahuan memerlukan proses yang panjang namun di hari tersebut adalah tanda dimulainya era baru dalam fisika partikel.

Eksperimen LHC ditujukan untuk memecahkan beberapa misteri dalam fisika partikel, seperti :

Pekerjaan Newton yang tak selesai..... Apa itu massa??

Darimana asalnya massa? Mengapa partikel kecil memiliki massa? Kenapa beberapa partikel tidak memiliki massa sama sekali? Sekarang ini belum ada jawaban yang memuaskan untuk pertanyaan-pertanyaan ini. Penjelasan yang memadai mungkin ditemukan pada Higgs Bosson, partikel penting yang belum ditemukan agar Model Standar benar. Dihipotesakan pertama kali tahun 1964, namun belum teramati sampai sekarang. Eksperimen ATLAS dan CMS (bagian dari LHS) akan mencari tanda-tanda partikel istimewa ini.

Sebuah masalah yang tak terlihat.... Materi di jagat raya hanya 4 persen, 96 persennya apa?

Semua yang terlihat di alam semesta, dari bakteri sampai galaksi, terdiri dari partikel biasa yang disebut sebagai materi, membentuk hanya 4 persen jagat raya. Dark matter dan dark energy diyakini adalah sisanya, namun sangat sulit dideteksi dan dipelajari. Menyelidiki sifat-sifat dark matter dan dark energy adalah salah satu tantangan terbesar saat ini dalam bidang fisika partikel dan kosmologi. Eksperimen ATLAS dan CMS akan mendeteksi partikel supersimetris untuk menguji hipotesis dark matter.

Rahasia Big-Bang.... Seperti apakah materi ketika detik pertama terciptanya alam semesta?

Materi, bahan dasar alam semesta, diyakini berasal dari partikel dasar yang sangat padat dan panas. Sekarang, materi biasa di alam terbuat dari atom yang terdiri dari inti, inti atom terdiri dari proton dan neutron, didalam proton dan neutron terdiri dari quark-quark yang disatukan partikel lain yang disebut gluon. Ikatan gluon sangat kuat, namun pada saat awal penciptaan alam semesta yang sangat panas tidak memungkinkan gluon mengikat quark. Oleh karena itu, sepertinya pada saat mikrosekon pertama setelah big-bang, alam semesta hanya terdiri dari campuran quark dan gluon yang disebut plasma quark-gluon yang sangat panas dan rapat. Eksperimen ALICE akan menggunakan LHC untuk menciptakan ulang kondisi yang hampir sama sesaat setelah Big-Bang dengan tujuan untuk menganalisa sifat-sifat plasma quark-gluon.

Masih banyak lagi pertanyaan yang belum terjawab tentang sifat alam semesta, misalnya apakah ada dimensi selain yang kita ketahui?, Mengapa sedikit sekali sisa anti materi di alam semesta? dan sebagainya. Dengan LHC dilakukan eksperimen untuk menjawab pertanyaan tersebut.

FAKTA-FAKTA MENARIK TENTANG LHC

  • Mesin terbesar di dunia

    Keliling lingkaran LHC 26,659 km dengan total 9300 magnet didalamnya. Bukan hanya pemercepat partikel terbesar, hanya dengan mendistribusikan 1/8 bahan cryogenic-nya (bahan yang suhunya mendekati nol mutlak) LHC dinobatkan sebagai pendingin terbesar di dunia. Seluruh magnet didinginkan -193,2 oC (80K) menggunakan 10.080 ton nitrogen cair sebelum diisi dengan hampir 60 ton helium cair sampai suhunya turun menjadi -271,3oC (1,9 K).

  • Lintasan tercepat di atas Planet

    Pada kekuatan penuh, miliaran proton akan melaju megelilingi cincin akselerator LHC sebanyak 11.245 kali dalam 1 detik pada laju 99,99 persen kecepatan cahaya. Setiap proton yang bergerak memiliki energi maksimum 7 TeV, tumbukan dua proton memiliki energi 14 TeV (saat ini LHC belum dijalankan pada energi maksimum, baru akan setengahnya saja). 600 juta tumbukan terjadi dalam tiap detik.

  • Tervakum di Tata Surya

    Untuk menghindari tabrakan dengan molekul gas di dalam akselerator, partikel melewati ruang yang sangat vakum, menyamai ruang vakum antar planet. Tekanan di dalam LHC adalah 10-13 atm, sepuluh kali lebih rendah dari tekanan di atas Bulan.

  • Titik terpanas di galaksi, tetapi terdingin daripada angkasa luar

    LHC adalah mesin panas dan dingin yang ekstrim. Ketika dua proton berenergi tinggi bertabrakan akan menghasilkan panas lebih dari 100.000 kali inti matahari. Akan tetapi, sistem distribusi cryogenic-nya yang mengalirkan superfluida helium sekitar cincin akselerator menjaga LHC pada suhu super dingin 1,9 K, bahkan lebih dingin daripada angkasa luar.

  • Detektor terbesar dan terakurat yang pernah dibuat

    Untuk merekam hasil tumbukan 600 juta proton per detik, ilmuwan fisika dan insinyur telah membangun alat raksasa untuk mengukur partikel-partikel dengan keakuratan mikron. Detektor LHC dapat mengukur waktu partikel sepermilyar detik dan menentukan lokasi partikel dalam sepersejuta meter. Respon yang luar biasa cepat dan tepat sangatlah penting untuk memastikan partikel yang terekam pada detektor adalah tunggal.

  • Superkomputer tercanggih di dunia

    Data yang direkam untuk masing-masing eksperimen besar di LHC akan mengisi sekitar 1,7 juta dual layer DVD setiap tahun. Agar ribuan ilmuwan yang tersebar di seluruh dunia bekerjasama dalam menganalisis data sampai 15 tahun kedepan (perkiraan masa pakai LHC), puluhan ribu komputer yang ditempatkan di seluruh dunia tersambung dalam Worldwide LHC Computing Grid (WLCG).

KEAMANAN LHC

Ketika LHC pertama kali diaktifkan, beberapa masyarakat internasional termasuk beberapa ilmuwan khawatir alat super canggih ini akan memusnahkan kehidupan di Bumi. Isu akan terciptanya lubang hitam mikro yang akan menarik massa-massa disekitarnya sampai Bumi juga akan ikut musnah alias kiamat ramai dibicarakan di media massa dan elektronik di seluruh dunia. Mereka juga khawatir reaksi fusi tak terkendali akan terjadi yang akan meledakkan mesin tersebut serta merusak keseimbangan alam.

LHC memang memiliki energi tinggi yang tidak ada pemercepat partikel sebelumnya mencapai energi tersebut, namun alam secara rutin memproduksi energi yang lebih tinggi daripada LHC misalnya pada tabrakan sinar kosmis. Jika energi yang dimiliki LHC membahayakan Bumi, maka tentu Bumi tidak akan ada karena energi sinar kosmis lebih besar. Berikut beberapa penjelasan ilmiah mengapa kekhawatiran tersebut tidak terjadi.

  • Lubang hitam berukuran mikro

    Alam membentuk lubang hitam ketika bintang-bintang tertentu, lebih besar dari Matahari, runtuh karena gravitasinya sendiri pada akhir siklusnya. Bintang ini menyusut sampai ruang yang sangat kecil namun dengan massa yang sangat besar. Spekulasi tentang lubang hitam mikro yang tercipta di LHC karena tumbukan pasangan proton yang berenergi tinggi, perbandingan energinya adalah seekor nyamuk dalam pesawat. Lubang hitam yang sebenarnya adalah sangat-sangat berat dibandingkan dengan apapun yang dihasilkan pada LHC.

    Menurut teori gravitasi Einstein, tidaklah mungkin lubang hitam mikroskopis tercipta di LHC. Namun ada pula spekulasi teori yang memprediksikan kehadiran lubang hitam. Namun juga semua spekulasi teori ini memprediksikan bahwa semua partikel akan terpisah dengan cepat. Oleh karena itu lubang hitam tidak memiliki waktu untuk menarik materi dan menyebabkan efek makroskopis.

  • Reaksi fusi tak terkendali

    Reaksi fusi dapat terjadi hanya pada materi yang terkompresi oleh tekanan luar misalnya gravitasi di dalam bintang, ledakan fisi pada pada alat termonuklir (bom hidrogen), medan magnet di dalam Tokamak. Pada LHC, materi tidak tertekan oleh karena itu reaksi fusi tidak mungkin terjadi.

    Berkas proton di LHC juga di khawatirkan akan memicu Bose-Nova (pelepasan sejumlah energi karena reaksi fusi) di dalam helium cair yang digunakan untuk mendinginkan magnet LHC. Sebuah perhitungan yang dilakukan oleh Fairbairn dan McElrath menunjukkan dengan jelas bahwa tidak mungkin berkas proton di LHC memicu reaksi fusi di Helium karena faktanya Helium adalah cairan kimia yang tidak memiliki spin nuklir. Berikut pendapat dari Prof.Steven Hawking seorang professor matematika dari universitas Cambridge. "The world will not come to an end when the LHC turns on. The LHC is absolutely safe,.....Collisios releasing greater energy occur millions of times a day in the earth's atmosphere and nothing terrible happens"

Ketika LHC yang akan dijalankan dengan energi yang lebih besar dari sebelumya (7 TeV), Ilmuwan, Akademisi, Wartawan dan masyarakat internasional akan menyaksikan peristiwa spektakuler ini secara langsung maupun tidak langsung. LHC adalah harapan dunia dalam menjawab misteri-misteri alam yang belum terpecahkan. Kekhawatiran yang berlebihan dikarenakan ketidaktahuan tentang ilmu pengetahuan yang melatarbelakangi pembuatan LHC.

Sumber : CERN

Reaksi:

0 komentar: