"God Particle" Menyisakan Soal

Oleh BRIGITTA ISWORO LAKSMI

KOMPAS.com - Jagat cilik jagat gede. Dunia mikrokosmos dan dunia makrokosmos. Manusia hadir di keseluruhan - ”dunia kecil” dalam dirinya (batinnya) dan ”dunia besar” (di luar dirinya).

Dalam kisah fiksi sains Carl Sagan, Cosmos, digambarkan bahwa dalam elektron yang berukuran dengan orde 10-15 terdapat alam semesta, demikian seterusnya, pada setiap regresi terdapat alam semestanya.

Dari waktu ke waktu, kosmologi — ilmu untuk memahami alam semesta mulai dari lahirnya, perkembangannya, bentuk, ukuran, dan nasibnya di saat akhir — selalu menarik perhatian karena terkait dengan asal-usul.

Seperti dituliskan Karlina Supelli, kosmologi dalam sejarahnya merupakan bidang ilmu yang terletak di perbatasan karena menggunakan data dan pendekatan beragam bidang ilmu tanpa terkendala batas-batas metodologis yang ketat, tetapi juga tak menyangkal adanya pembidangan ilmu pengetahuan (”Ciri Antropologis Pengetahuan” dalam buku Dari Kosmologi ke Dialog, Karlina Supelli, 2011).

Meski bermula dari pendekatan mistis, religius, dan empiris, sesuai perkembangan ilmu modern, kosmologi kini semakin bertumpu pada ilmu fisika teoretik energi tinggi. Dalam ilmu fisika energi tinggi, tingkat energi mencapai orde 1 Tera electron Volt.

Penemuan partikel Higgs boson menjawab adanya massa pada partikel di alam semesta. Penemuan ini menjawab pertanyaan fundamental yang muncul sejak tahun 1960-an.

Penemuan terjadi pada percobaan dengan mesin atom smasher (pembelah atom) Large Hadron Collider yang berada di wilayah Perancis - Swiss dekat Geneva. Fasilitas yang dibangun pada 1998-2008 itu merupakan yang terluas dan paling kompleks.

Pada 14 Maret lalu, para ahli di laboratorium milik European Organisation for Nuclear Research itu mengonfirmasikan penemuan partikel yang muatannya sesuai dengan partikel Higgs boson. Partikel tersebut dikenali pada Juli 2012, tetapi mereka baru mengonfirmasikan secara resmi pada Maret lalu setelah melakukan sejumlah pengujian.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa Higgs boson yang ditemukan ternyata adalah Higgs boson yang muncul dari mekanisme Higgs. ”Mekanisme Higgs menjelaskan bagaimana massa terbentuk di alam semesta,” ujar pengajar Ilmu Fisika Teoretik Energi Tinggi pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung, Freddy P Zen kepada Kompas. Mekanisme Higgs terjadi saat partikel skalar yang tidak stabil mencapai titik stabil.

”Partikel skalar ini tak bermassa dan spinless, seperti foton partikel cahaya,” kata Freddy. Selain itu, mekanisme Higgs juga menjelaskan tentang teori mengembangnya semesta (universe inflation) yang ditemukan ilmuwan AS: Saul Perlmutter, Brian P Schmidt, dan Adam G Riess yang menerima Penghargaan Nobel bidang Fisika tahun 2011.

Setelah mekanisme Higgs menjadi ada partikel bermassa dan partikel Higgs. Peristiwa penting pembentukan alam semesta ini terjadi pada waktu 10- 37 setelah peristiwa Big Bang (Ledakan Besar).

Bukan itu saja peran mekanisme Higgs. Setelah mekanisme Higgs, dimulailah dominasi materi (matter dominated), seperti alam semesta yang kita kenal sekarang.

”Dengan demikian, peran partikel Higgs dipandang demikian penting terhadap terjadinya alam semesta seperti yang kita kenal ini sehingga Higgs boson disebut sebagai ’partikel tuhan’ (god particle). Padahal, sebenarnya ada banyak partikel lain yang juga punya peran penting dalam proses terjadinya alam semesta, seperti foton, partikel skalar, dan sebagainya,” papar Freddy.

Berbagai teori

Perkembangan kosmologi sebagai upaya memahami alam semesta diwarnai oleh berbagai teori yang silih berganti muncul untuk menjawab berbagai pertanyaan. Alam semesta sedemikian masif ukurannya, sementara orde usianya pun mencapai orde miliaran (!).

Teori Ledakan Besar menyebutkan bahwa alam semesta terbentuk saat terjadi ledakan besar pada kondisi densitas dan tekanan yang ekstrem tinggi. Pada masa itu, alam semesta didominasi radiasi. Energinya banyak berupa foton dan berbagai partikel tak bermassa atau bermassa demikian kecil, seperti neutron, yang bergerak dengan kecepatan cahaya.

Menggunakan penghitungan konstanta Gravitasi (G) dari teori fisika klasik, C (kecepatan cahaya) dari teori relativitas Albert Einstein, serta konstanta Planck dari teori kuantum.

”Ditemukan bahwa ledakan besar selesai pada waktu 10-43 detik (imaginery time Einstein) dari waktu awal,” ujar Freddy.

Begitu ledakan besar selesai, suhu kosmos turun secara drastis. Hanya dalam tempo seperseratus detik, temperatur kosmos turun menjadi sekitar 100 miliar Kelvin (suhu kelvin = suhu celsius + 273,15) dan kecepatan rata-rata partikel pun meningkat.

Suhu pada saat terbentuknya alam semesta diperkirakan sekitar empat triliun derajat celsius. Percobaan dilakukan dengan Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) yang dibangun di kedalaman di bawah kota New York, AS.

”Temperatur ini cukup untuk melelehkan proton dan neutron,” tutur Steven Vigdor saat pertemuan the American Physical Society di Washington, tiga tahun lalu. Suhu alam semesta saat ini, menurut Freddy, 2,73 Kelvin.

Penemuan Higgs boson bukan langsung melegakan semua pihak. Para ilmuwan justru gundah karena Higgs boson yang ditemukan terlalu sederhana, sesuai dengan Standard Model, padahal diharapkan ada Higgs boson lebih kompleks yang terkait fenomena mengembangnya alam semesta. ”Mungkin kita bisa tahu pada dekade mendatang,” ujar Michael Peskin, ahli fisika di SLAC-Laboratorium Akselerator di Stanford University.

Selain itu nama Higgs boson juga menuai protes karena teori partikel Higgs juga dimunculkan Francois Englert (Belgia), Carl Hagen (AS), dan Gerald Guralnik (AS), bukan hanya oleh Peter Higgs (Inggris).