FISIKA: PARTIKEL: Mencari Partikel Antimateri Hingga Antariksa

Mencari Partikel Antimateri Hingga Antariksa




TEMPO Interaktif, Cape Canaveral - Antimateri adalah partikel paling langka dan sulit dideskripsikan di alam semesta. Antimateri terbuat dari partikel yang bermuatan berlawanan dalam jumlah energi yang sama. Misalnya, antimateri dari elektron adalah positron, atau antimateri dari proton, yang bermuatan positif, adalah antiproton yang bermuatan negatif.

Antiproton yang tercipta di antariksa membombardir bumi dalam bentuk sinar kosmik, yang merupakan partikel elementer yang bergerak nyaris setara dengan kecepatan cahaya. Ketika materi dan antimateri itu bertabrakan, keduanya akan saling meniadakan, menciptakan energi murni tanpa meninggalkan residu.

Keberadaan antimateri pertama kali diajukan oleh Paul Dirac pada 1928. Sejak saat itu para ilmuwan berusaha mempelajari teori keberadaan partikel antimateri yang diciptakan oleh peluruhan nuklir dan tumbukan materi normal berenergi tinggi. Pada saat ini, positron umum dijumpai dalam berbagai pencitraan medis.

Meski begitu, antiatom, yang tersusun dari antriproton dan antineuron, amat jarang dijumpai. Mengingat kita hidup di dunia yang didominasi oleh materi reguler, antiproton dan antineuron umumnya langsung musnah sebelum mereka bisa membentuk antinukleus.

Pencarian partikel antimateri ini tak hanya berlangsung dalam laboratorium yang memiliki akselerator partikel, tapi juga hingga ke antariksa. Sebuah tim ilmuwan dari berbagai negara bahkan pernah meluncurkan sebuah balon pembawa instrumen hingga ketinggian 39 kilometer di atas Antartika untuk mencari partikel langka itu.

Seluruh upaya pencarian partikel antimateri itu dilakukan untuk memahami asal-muasal antimateri dalam sinar kosmik termasuk membuktikan teori Big Bang, ledakan besar di antariksa yang menjadi asal-usul lahirnya alam semesta. Bentuk paling mendasar dari teori Big Bang itu memprediksi bahwa tercipta materi dan antimateri dalam jumlah yang sama. Entah bagaimana, materi mendominasi antimateri dalam beberapa tahap awal seusai ledakan itu terjadi.

Salah satu tujuan peluncuran detektor antimateri Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) adalah untuk menemukan adanya bukti keberadaan antimateri yang mungkin masih tersisa di luar sana. "Saya telah mempelajari eksperimen antariksa selama 15 tahun, tapi kita hanya bisa yakin bila kita berada di stasiun antariksa untuk mengambil data itu," kata Samuel Ting, peraih Hadiah Nobel, yang memimpin tim AMS.

Ting menyatakan bahwa tugas utamanya adalah menjamin fase terakhir perakitan detektor agar tak ada yang meleset. Ting adalah salah satu penemu partikel antimateri kompleks pertama. Selama 45 tahun dia terus-menerus "dihantui" oleh massa yang hilang itu. "Pada awalnya, jika Anda memiliki sebuah elektron, Anda haruslah mempunyai positron. Jika anda punya proton, Anda pasti juga punya antiproton," katanya. "Dengan kata lain, haruslah ada materi dan antimateri dalam jumlah yang sama. Itulah yang membuat saya penasaran, di manakah alam semesta yang terbuat dari antimateri. Itu adalah salah satu alasan kami mengusulkan eksperimen ini.

Ting menyatakan AMS punya misi ilmiah yang amat penting. "Ini adalah eksperimen definitif untuk melihat apakah antimateri alam semesta benar-benar ada atau tidak," ujarnya.



TJANDRA | NATURE | NASA | MSNBC
Kamis, 29 April 2010 | 15:09 WIB
http://www.tempointeraktif.com/hg/sains/2010/04/29/brk,20100429-244228,id.html

Jantung Baru untuk Detektor Antimateri


Ulang-Alik Discovery

TEMPO Interaktif, Cape Canaveral - Misi pesawat ulang-alik terakhir Badan Antariksa Amerika (NASA) akan ditunda hingga November mendatang. Penundaan itu terpaksa dilakukan untuk memberi kesempatan bagi para ilmuwan mengubah detektor partikel yang akan dibawa ke Stasiun Antariksa Internasional (ISS).

Masih tersisa tiga penerbangan pesawat ulang-alik sebelum program itu dihentikan pada 30 September mendatang, NASA berencana menutup program itu dengan pengiriman misi final membawa suplai ke ISS, yang akan diemban pesawat ulang-alik Discovery.

Misi penutup itu kini diambil alih oleh pesawat ulang-alik Endeavour, yang akan membawa Alpha Magnetic Spectometer (AMS), sebuah proyek gabungan 16 negara yang dikepalai oleh pemenang Hadiah Nobel, Samuel Ting, fisikawan dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. "Sudah dipastikan Endeavour tidak bisa meluncur pada Juli nanti sesuai dengan manifest," kata juru bicara NASA, Kyle Herring.

Perubahan itu terjadi hanya tiga bulan sebelum detektor partikel AMS dijadwalkan berangkat ke antariksa. AMS, yang dirancang khusus untuk mencari partikel antimateri, materi gelap dan berbagai bentuk materi eksotik lainnya di antariksa, semula dijadwalkan meluncur pada Juli 2010. Namun mendadak para fisikawan yang mengerjakan detektor pelacak antimateri itu memutuskan mengganti magnet superkonduksi berbentuk donat seberat 23.550 kilogram, yang menjadi jantung eksperimen, itu dengan magnet permanen yang lebih lemah.

Penggantian magnet itu berkaitan dengan proposal pemerintahan Presiden Barrack Obama untuk memperpanjang program stasiun antariksa hingga setidaknya 2020. Perpanjangan waktu itu mendorong para ilmuwan menukar magnet superkonduksi detektor yang didinginkan secara cryogenic dengan sebuah magnet permanen yang usianya lebih lama.

Sementara magnet superkonduksi hanya mampu beroperasi selama tiga tahun, magnet permanen dapat bertahan hingga 10 sampai 18 tahun. Magnet permanen itu sebelumnya digunakan dalam sebuah uji coba menggunakan pesawat ulang-alik pada 1998.
"Kami mulai memikirkan penggantian itu pada akhir tahun lalu hingga awal Januari, ketika orang mulai membicarakan kemungkinan stasiun antariksa dipertahankan hingga 2020 dan seterusnya," kata Ting.

Selain pertimbangan masa pakai, penggantian magnet jantung AMS dilakukan karena hasil pengujian menunjukkan bahwa magnet itu akan membangkitkan panas lebih tinggi daripada perkiraan semula. Magnet itu beroperasi pada 1,8 derajat Celsius di atas nol absolut, dan untuk menjaganya tetap berada pada temperatur dingin itu selama tiga tahun, para ilmuwan berencana membekalinya dengan 2.500 liter helium. Namun hasil tes menunjukkan bahwa AMS akan kehabisan heliumnya dalam 20 bulan, atau 28 bulan, kata Ting, jika peranti pendinginnya ditingkatkan.

Berdasarkan rencana NASA sebelumnya, stasiun antariksa akan ditutup pada 2015 sehingga, kata Ting, usia pakai AMS selama tiga tahun dianggap sudah cukup. Namun kebijakan Obama untuk mempertahankan ISS tetap mengorbit hingga 2020 dan mungkin untuk seterusnya, yang diumumkan secara resmi pada Maret lalu, memungkinkan AMS beroperasi hingga 10 tahun atau lebih. "Tapi itu hanya bisa terjadi bila detektor partikel itu menggunakan magnet permanen, yang tak membutuhkan pendingin, sehingga kami memutuskan untuk menukarnya," kata Ting.

Sayangnya, penggantian "jantung" itu punya konsekuensi lain. Modifikasi itu menurunkan kemampuan alat tersebut untuk membengkokkan jalur partikel kosmik bermuatan ketika mereka melintas menembus lima tipe detektor berbeda. Itu menyebabkan resolusi massa spektrometer itu menurun dan membutuhkan rekonfigurasi sejumlah komponen. Namun Ting mengatakan masalah itu bisa diatasi dengan menambahkan lebih banyak detektor yang lebih akurat serta perpanjangan waktu pemantauan selama beberapa tahun di orbit lebih dari cukup sebagai kompensasinya.

Trent Martin, manajer proyek AMS di Johnson Space Center NASA di Houston, Texas, mengatakan tim AMS dapat membereskan urusan modifikasi itu. "Saya menghabiskan tiga pekan terakhir di Eropa untuk mencari kemungkinan penyelesaian masalah itu, dan saya yakin mereka bisa membuat perubahan itu," katanya.

Magnet pengganti itu, yang diluncurkan ke antariksa bersama prototipe AMS dalam misi pesawat ulang-alik pada 1998, dikeluarkan dari ruang penyimpanan steril di Jerman untuk menjalani pemeriksaan. Tak ditemukan adanya degradasi pada magnet itu dan alat tersebut dijadwalkan tiba di CERN, organisasi Eropa untuk riset nuklir, di Jenewa, pekan ini, untuk dirakit.

Perubahan jadwal peluncuran AMS ini bukan yang pertama kali terjadi. Para ilmuwan semua berharap bisa meluncurkannya pada 2005, tapi rencana itu batal karena tragedi yang menimpa pesawat ulang-alik Columbia pada 2003 dan NASA menghentikan sementara seluruh armada pesawat ulang-aliknya. Dari 2005 hingga 2008, NASA sama sekali tak punya rencana untuk meluncurkan detektor partikel itu.

| TJANDRA DEWI REUTERS | SCIENCEMAG | NASA
Kamis, 29 April 2010 | 15:04 WIB
http://www.tempointeraktif.com/hg/sains/2010/04/29/brk,20100429-244225,id.html