Mencari Partikel Tuhan untuk menyingkap pembentukan alam semesta (2)

Biologi Media Centre – Antimateri tidak terdapat secara alami di bumi. Mungkin hanya ada sedikit di sistem tata turya kita. Lembanga yang pertama menciptakan antimateri adalah Fermilab dan CERN (Conseil Européean pour la Recherche Nucléaire-Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir). Pertamakali menciptakan antihidrogen tahun 1995.

Awalnya, CERN melalui proyek ATHENA berhasil membuat 9 atom antihidrogen. Antihidrogen ini terlalu “panas” untuk dipelajari sehingga CERN berkolaborasi dengan ALPHA dan ATRAP untuk membuat antihidrogen yang “dingin”. Tahun 2002, antihidrogen berhasil yang dingin berhasil dibuat oleh ATRAP dan ATHENA. Namun saat itu antihidrogen hanya berhasil diciptakan dan belum bisa ‘ditangkap’.

Beberapa waktu kemarin CERN telah berhasil menjebak antihidrogen yang pertama kali. Bahan ini berhasil ditahan selama dua per sepuluh detik! Proyek eksperimen ini dilakukan oleh gabungan tim AlLPHA – CERN dengan membuat antiproton dan postiron (elektron positif), dan membuatnya saling berikatan. Inilah sebuah antimateri yang disebut antihidrogen.

Untuk membuat antiproton, tim menggunakan proton yang biasa digunakan sebagai input mesin Large Hadron Collider (LHC), dan menembakkannya ke sebuah sasaran metal. Sedangkan positron diambil dari sumber sodium radioaktif. Untuk membuat antiproton dan positron ini saling berikatan digunakan teknik osilasi medan listrik dengan merangsang antiproton ke tingkat energi yang sama dengan positron.

Permasalahan yang muncul begitu antimateri dibuat adalah bagaimana cara menyimpan antimateri tersebut. Karena antimateri akan langsung bereaksi dengan materi dan saling meniadakan, maka antimateri disimpan di dalam tabung yang disebut jebakan antimateri. Tabung vakum ini memiliki kutub elektromagnet di masing-masing ujungnya sehingga antimateri tersebut melayang bebas di tengah tabung sehingga tidak bersentuhan dengan materi. Bisa juga menggunakan kristal dilithium (26 dilithium 21 diallosilicate 1:9:1 heptoferranide). Kristal tersebut bisa mengatur kecepatan proses peniadaan (annihilation) antara materi-antimateri, dan juga merupakan satu-satunya kristal yang dapat menyerap antimateri.

Large Hadron Collider : mesin ultra modern raksasa pembuat antimateri

CERN adalah salah satu lembaga atau laboratorium penelitian fisika partikel terkenal di Eropa. Terletak di Jenewa – Swiss, lembaga ini mempunyai mesin akselerator partikel yang disebut Large Hadron Collider (LHC) untuk meneliti dan mempelajari misteri antimateri. CERN bekerjasama dengan ATRAP dan ALPHA dalam melakukan riset mengenai antimateri. Lembaga-lembaga ini terdiri atas ilmuwan-ilmuwan dari berbagai negara dan universitas yang bertujuan membuat antimateri, contohnya antihidrogen. Mengapa antihidrogen yang dibuat? Untuk awal eksperimen ini adalah langkah termudah, karena antihidrogen adalah antimateri dari hidrogen yang merupakan sebuah senyawa yang sangat sederhana. Eksperimen ini dilakukan di Antiproton Decelerator di CERN.
Large Hadron Collider (LHC) ini memang mesin ciptaan manusia yang paling besar dan paling rumit. Untuk menggambarkan betapa besarnya, bayangkan mesin ini sepanjang 17 mil, menyeberangi tapal batas dua negara, mempunyai detektor di empat lokasi sebesar bangunan manusia, dan ditempatkan di terowongan bawah tanah yang sangat besar pada kedalaman 175 meter! Jika Anda berada di dalamnya saat mesin ini dioperasikan, Anda akan terkena radiasi berat dan dan berakibat fatal.
Inilah beberapa fakta yang menyangkut mesin LHC milik CERN:

• Akan memakan waktu paling tidak 20 tahun dan sampai sekarang masih berjalan
• Satu tim yang terdiri dari 7.000 fisikawan yang berasal dari lebih dari 80 negara
• Mesin dibangun dengan diameter 27 kilometer, dengan kedalaman 175 meter di bawah permukaan tanah
• Menciptakan antimateri dengan berdasar proses tubrukan antar proton yang dipercepat dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya
• Menciptakan keadaan temperatur hingga 1 juta kali lebih panas dari inti matahari
• Menggunakan magnet-magnet superkonduktor yang didinginkan pada temperatur lebih dingin dari suhu luar angkasa

Untuk menggambarkan besarnya mesin LHC, perhatikan ukuran teknisinya. Padahal itu baru sebagian kecil.

Mesin ditempatkan pada teorowongan melingkar pada kedalaman 175 meter dengan radius 17 mil ! Melalui terowongan inilah proton dipaksa berjalan mendekati kecepatan cahaya sebelum akhirnya bertubrukan dan menghasilkan antimateri.
Untuk satu solenoid (kumparan) dibutuhkan besi yang jumlahnya bahkan lebih banyak dari besi untuk membangun menara Eiffel ! Biaya untuk membangun LHC ini luar biasa besar, sehingga tahun 1993 Amerika menghentikan proyeknya sendiri yaitu Superconducting Super Collider, meskipun terowongan bawah tanah sepanjang 14 mil telah digali di Texas. Perhatikan gambar-gambar berikut ini.

Apa manfaat antimateri?

Sebenarnya banyak manfaat yang bisa dipetik dari antimateri. Awalnya penelitian dilakukan dengan tujuan bisa mengungkap bagaimana kira-kira pembentukan alam semesta dahulu melalui peristiwa big bang. Prosesnya kira-kira begini: dua proton ditembakkan dalam arah yang berlawanan dan bertubrukan di empat titik sepanjang lintasannya. Ini meniru kondisi “Big Bang” dari “plasma kosmik”. Plasma kosmik adalah keadaan hampir cair yang masih merupakan misteri, yang terbentuk sebelum partikel-partikel mendingin. LHC akan memaksa partikel-partikel ini lepas dari ikatannya, menjadi substansi dari zat yang terurai untuk menciptakan “plasma kosmik” yang asli, dan merekonstruksi kondisi Big Bang.
Salah satu kegunaan lain antimateri adalah teknik Positron Emission Tomography (PET). Dalam bidang kedokteran, metode PET sangat membantu dalam menganalisis penyumbatan-penyumbatan pembuluh darah pada bagian tubuh tertentu yang terlalu berbahaya bila menggunakan sinar X. Caranya, positron (elektron positif) dicampurkan dengan zat cair tertentu yang mengandung elektron dan disuntikkan ke dalam tubuh. Bila positron dan elektron bertemu pada daerah penyumbatan, keduanya akan saling memusnahkan dan menghasilkan radiasi sinar gamma. Ledakan sinar gamma akan dideteksi oleh melalui monitor sehingga lokasi penyumbatan diketahui. Tentu saja komposisi elektron dan positron disesuaikan agar ketika terjadi pemusnahan ledakan sinar gammanya tidak merusak jaringan tubuh. Teknik kedokteran ini dikembangkan oleh Michael T. Pogossian dan Michael E. Phelps tahun 1975 di Washington University School of Medicine.
Kegunaan antimateri lainnya yaitu sebagai sumber energi masa depan, mirip seperti yang digambarkan pada film Star Trek. Reaksi 1 kg materi-antimateri dapat menghasilkan energi sebesar 1,81 X 10¹⁷ J (180 petajoule) atau setara dengan 40 megaton bahan peledak TNT ! Sayangnya energi sebesar itu tidak bisa digunakan seluruhnya karena 50% diambil oleh neutrino atau hilang. Selain itu, teknologi sekarang belum memungkinkan digunakannya antimateri sebagai sumber energi.
Antimateri juga dapat digunakan sebagai senjata. Dalam fiksi, antimateri merupakan sumber energi U.S.S Enterprise dan senjata torpedo foton dalam film Star Trek. Sama seperti sumber energi antimateri, senjata ini masih hipotetis. US Air Force sangat tertarik dengan riset Fisika antimateri untuk digunakan sebagai bom setelah Perang Dingin usai.
Sumber energi dan senjata dari antimateri tampaknya harus menunggu perkembangan teknologi. Selain itu, biaya menjadi kendala. Untuk menciptakan sebutir antiproton saja butuh ongkos jutaan dolar. Satu gram antimateri menghabiskan 25 milyar dolar AS hingga 100 quadrilion dolar, sementara waktu yang diperlukan untuk memproduksinya kira-kira 100 milyar tahun.