Endoxa Asia – Antimateri selama ini menjadi salah satu objek paling menantang untuk diteliti karena dapat musnah ketika bersentuhan dengan materi biasa. Namun, tim fisikawan dari Northwestern University, Amerika Serikat, berhasil menjebak satu partikel antimateri bernama positron selama berbulan-bulan, sekaligus mengendalikan kondisi kuantumnya secara presisi.
Pencapaian yang dipublikasikan pada 21 Oktober 2026 dalam jurnal Physical Review Letters ini membuka jalan untuk menguji salah satu pertanyaan mendasar dalam fisika: apakah materi dan antimateri benar-benar memiliki sifat yang simetris, sebagaimana diprediksi teori fisika saat ini?
Penelitian tersebut dipimpin fisikawan Gerald Gabrielse. Timnya mengembangkan perangkat yang disebut one-positron quantum cyclotron, yang memungkinkan satu positron ditahan, didinginkan, dan diamati tanpa menyentuh materi biasa. <Cite refs={[“turn638220search0″,”turn638220news8”]}/>
Mengapa Antimateri Sulit Dipertahankan?
Antimateri merupakan pasangan dari materi biasa. Setiap jenis partikel materi memiliki pasangan antimateri dengan massa yang sama, tetapi sejumlah sifat berlawanan, termasuk muatan listrik.
Elektron, misalnya, memiliki pasangan antimateri bernama positron. Elektron bermuatan negatif, sedangkan positron bermuatan positif. Ketika keduanya bertemu, mereka dapat mengalami proses yang disebut annihilation, yaitu ketika partikel dan antipartikelnya musnah dan massanya dikonversi menjadi energi.
Sifat tersebut membuat antimateri tidak bisa disimpan begitu saja di dalam wadah biasa. Jika positron menyentuh dinding wadah yang terbuat dari materi, partikel itu akan mengalami annihilation.
Untuk menghindari hal tersebut, tim Northwestern menggunakan kombinasi medan listrik dan medan magnet untuk menahan positron di ruang hampa. Partikel itu tetap tersuspensi tanpa bersentuhan dengan dinding wadah maupun materi di sekitarnya.
Para peneliti juga mendinginkan sistem hingga sekitar 300 milikelvin, atau hanya 0,3 derajat di atas nol mutlak. Suhu yang sangat rendah membantu positron berada dalam kondisi kuantum yang dapat dikendalikan dan diamati dengan lebih presisi. <Cite refs={[“turn638220search0″,”turn638220search5”]}/>
Dari Partikel Berenergi Tinggi Menjadi Objek Penelitian
Menjebak positron bukan sekadar persoalan menyimpannya. Tim peneliti harus terlebih dahulu memperlambat partikel yang terbentuk melalui peluruhan radioaktif.
Dalam eksperimen ini, para ilmuwan menggunakan isotop natrium-22 untuk menghasilkan positron. Partikel yang muncul membawa energi tinggi, sehingga perlu diperlambat sebelum dapat dimasukkan ke dalam perangkap.
Setelah kecepatannya dikurangi, positron diarahkan ke ruang hampa di dalam perangkat. Medan listrik dan magnet kemudian membantu mempertahankan posisinya agar tidak bersentuhan dengan materi biasa.
Keberhasilan menahan satu positron selama berbulan-bulan memberi peneliti waktu lebih panjang untuk mempelajari sifat partikel tersebut. Mereka juga menunjukkan bahwa keadaan energi kuantum positron dapat dimanipulasi menggunakan gelombang mikro dengan frekuensi yang disesuaikan.
Kemampuan mengendalikan dan mengamati perubahan keadaan kuantum ini menjadi langkah penting sebelum pengukuran sifat magnetik positron dilakukan secara lebih presisi. <Cite refs={[“turn638220search0″,”turn638220search6”]}/>
Penelitian Ini Bisa Menguji Teori Dasar Fisika
Tujuan utama penelitian bukan sekadar mempertahankan antimateri selama mungkin. Para ilmuwan ingin membandingkan sifat magnetik positron dengan elektron untuk menguji apakah keduanya berperilaku sesuai prediksi Model Standar fisika partikel.
Model Standar merupakan teori yang menjelaskan partikel-partikel fundamental dan tiga dari empat interaksi fundamental, yaitu elektromagnetik, gaya nuklir kuat, dan gaya nuklir lemah. Teori ini telah berhasil menjelaskan banyak hasil eksperimen dengan tingkat ketelitian tinggi, tetapi masih memiliki sejumlah keterbatasan.
Salah satu pertanyaan besar yang belum terjawab adalah mengapa alam semesta yang dapat diamati didominasi materi, padahal teori tentang alam semesta awal mengarah pada kemungkinan bahwa materi dan antimateri terbentuk dalam jumlah yang sebanding.
Jika materi dan antimateri memiliki sifat yang sepenuhnya simetris dalam semua aspek yang relevan, dominasi materi di alam semesta menjadi persoalan yang perlu dijelaskan melalui proses fisika lain yang belum sepenuhnya dipahami.
Karena itu, membandingkan elektron dan positron dengan tingkat presisi tinggi dapat membantu ilmuwan menguji apakah ada perbedaan mendasar yang belum terdeteksi. Namun, eksperimen ini belum membuktikan bahwa perbedaan tersebut benar-benar ada. <Cite refs={[“turn638220search0″,”turn638220search5”]}/>
Hasil Terpentingnya Adalah Kemampuan Mengukur Lebih Presisi
Sebelumnya, tim Gabrielse telah mengembangkan metode untuk mengisolasi satu elektron dan mengukur sifat magnetiknya dengan ketelitian sangat tinggi. Pengukuran elektron tersebut mencapai sekitar satu bagian dalam 10 triliun.
Dengan berhasil mengendalikan positron dalam kondisi kuantum yang stabil, tim kini memiliki dasar eksperimen untuk melakukan pengukuran serupa terhadap pasangan antimateri elektron tersebut.
Penelitian ini membuka kemungkinan pengukuran sifat magnetik positron dengan presisi yang diperkirakan dapat melampaui metode sebelumnya. Wired melaporkan bahwa perangkat baru itu berpotensi meningkatkan ketelitian pengukuran sekitar 30 kali dibandingkan pendekatan terdahulu. Peningkatan tersebut merupakan potensi dari metode baru, bukan hasil penemuan perbedaan antara elektron dan positron. <Cite refs={[“turn638220news8″,”turn638220search0”]}/>
Jika hasil pengukuran keduanya sesuai dengan prediksi, temuan itu akan memperkuat batas pengujian terhadap teori yang ada. Sebaliknya, perbedaan yang terukur dan terkonfirmasi dapat menjadi petunjuk adanya fisika baru di luar pemahaman saat ini.
Mengapa Temuan Ini Penting bagi Pemahaman Alam Semesta?
Pertanyaan mengenai dominasi materi bukan sekadar persoalan teoretis. Materi membentuk bintang, planet, galaksi, dan segala sesuatu yang dapat diamati di alam semesta. Jika materi dan antimateri terbentuk dalam jumlah yang sebanding pada awal alam semesta, para ilmuwan perlu menjelaskan proses yang membuat materi akhirnya lebih dominan.
Eksperimen terhadap positron tidak akan menjawab seluruh pertanyaan itu secara langsung. Namun, pengukuran yang semakin presisi dapat menguji asumsi dasar tentang kesimetrian materi dan antimateri, sekaligus mempersempit kemungkinan penjelasan yang masih terbuka.
Penting pula untuk membedakan keberhasilan eksperimen dari hasil yang belum diperoleh. Tim Northwestern telah menunjukkan bahwa satu positron dapat ditahan selama berbulan-bulan dan dikendalikan dalam keadaan kuantum. Tahap berikutnya adalah membandingkan sifat magnetiknya dengan elektron secara lebih presisi.
Dengan demikian, nilai utama penemuan ini terletak pada kemampuan baru untuk melakukan eksperimen yang sebelumnya sangat sulit. Para ilmuwan belum menemukan bukti bahwa antimateri berperilaku berbeda dari materi biasa, tetapi kini mereka memiliki perangkat untuk menguji pertanyaan tersebut dengan lebih tajam.
About The Author
Komentar