Ensiklopedi

Large Hadron Collider — Akselerator Partikel Terkuat di Dunia -

Pada 10 September 2008, ilmuwan Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (CERN), Jenewa, menjalankan uji operasi pertama dari apa yang disebut sebagai mesin terbesar dan eksperimen ilmiah paling ambisius yang pernah dibuat — Large Hadron Collider (LHC ). Untuk pengujian tersebut, para ilmuwan berhasil memandu berkas partikel subatom di sekitar struktur seperti cincin yang memiliki lingkar sekitar 27 km (17 mil) dan membentuk jantung penumbuk. Struktur tersebut terletak di terowongan melingkar bawah tanah yang awalnya dibangun CERN untuk akselerator partikel sebelumnya yang disebut Large Electron-Positron Collider (1989–2000). Terowongan itu terletak di bawah perbatasan Prancis-Swiss dekat Jenewa pada kedalaman 50–175 m (165–575 kaki).

LHC dirancang untuk mengirim dua berkas hadron (proton dan partikel lain yang terdiri dari quark) ke arah yang berlawanan di sekitar struktur mirip cincin. Awalnya, proton (inti hidrogen) akan digunakan, tetapi percobaan selanjutnya direncanakan dengan ion berat seperti inti timbal, yang terdiri dari proton dan neutron. Di dalam LHC, partikel-partikel yang bergerak di saluran dievakuasi ke ruang hampa yang lebih tinggi daripada ruang dalam dan didinginkan hingga dua derajat dari nol mutlak. Selama operasi skala penuh, partikel-partikel itu akan dipercepat hingga mencapai sepersejuta persen kecepatan cahaya. Pada empat titik di terowongan, jalur partikel berpotongan sehingga beberapa partikel akan saling bertabrakan dan menghasilkan sejumlah besar partikel baru.Magnet besar dengan berat puluhan ribu ton dan bank detektor akan mengumpulkan dan merekam partikel yang dihasilkan pada setiap titik tumbukan. Di bawah daya maksimum, tumbukan antar proton akan terjadi pada energi gabungan hingga 14 triliun elektron volt — sekitar tujuh kali lebih besar daripada yang dicapai sebelumnya oleh akselerator partikel lain.

Proyek LHC membutuhkan waktu seperempat abad untuk merealisasikannya. Perencanaan dimulai pada tahun 1984, dan pada tahun 1994 badan pimpinan CERN memberikan persetujuan akhir untuk proyek tersebut. Ribuan ilmuwan dan insinyur dari lusinan negara terlibat dalam merancang, merencanakan, dan membangun LHC, dan biaya pembangunannya lebih dari $ 5 miliar. Operasi skala penuh pertama dari LHC telah dijadwalkan pada akhir 2008 tetapi ditunda untuk menyelidiki dan memperbaiki kebocoran yang berkembang dalam sistem pendingin helium collider karena kerusakan listrik.

Salah satu tujuan proyek LHC adalah untuk memahami struktur fundamental materi dengan menciptakan kembali kondisi ekstrim yang, menurut teori Big Bang, terjadi pada beberapa saat pertama alam semesta. (Energi tinggi yang terlibat telah membuat beberapa kritikus berpendapat bahwa LHC mungkin menciptakan lubang hitam kecil yang dapat menghancurkan Bumi, tetapi tinjauan keamanan oleh para ilmuwan membantah kekhawatiran tersebut dan menyimpulkan bahwa penumbuk tidak akan menghasilkan apa pun yang belum diproduksi oleh tabrakan sinar kosmik berenergi tinggi di atmosfer.) Selama beberapa dekade, fisikawan telah menggunakan apa yang disebut model standar untuk menggambarkan partikel fundamental yang menyusun materi. Model tersebut berhasil dengan baik tetapi memiliki kelemahan. Pertama, dan yang paling penting, tidak menjelaskan mengapa beberapa partikel memiliki massa.Pada tahun 1960-an, fisikawan Inggris Peter Higgs mendalilkan jenis partikel yang berinteraksi dengan partikel lain untuk menghasilkan massanya. Partikel Higgs tidak pernah diamati, tetapi diharapkan dapat diproduksi dalam tumbukan energi yang sangat tinggi di LHC. Kedua, model standar memerlukan beberapa asumsi sewenang-wenang, yang beberapa fisikawan telah menyarankan dapat diselesaikan dengan mendalilkan kelas baru partikel supersimetrik — partikel ini mungkin juga dihasilkan oleh tumbukan di LHC. Akhirnya, pemeriksaan asimetri antara partikel dan antipartikelnya mungkin memberikan petunjuk ke misteri lain: ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta.tapi diharapkan bisa diproduksi dalam tabrakan energi yang sangat tinggi dari LHC. Kedua, model standar memerlukan beberapa asumsi sewenang-wenang, yang beberapa fisikawan telah menyarankan dapat diselesaikan dengan mendalilkan kelas baru partikel supersimetrik — partikel ini mungkin juga dihasilkan oleh tumbukan di LHC. Akhirnya, pemeriksaan asimetri antara partikel dan antipartikelnya mungkin memberikan petunjuk ke misteri lain: ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta.tapi diharapkan bisa diproduksi dalam tabrakan energi yang sangat tinggi dari LHC. Kedua, model standar memerlukan beberapa asumsi sewenang-wenang, yang beberapa fisikawan telah menyarankan dapat diselesaikan dengan mendalilkan kelas baru partikel supersimetrik — partikel ini mungkin juga dihasilkan oleh tumbukan di LHC. Akhirnya, pemeriksaan asimetri antara partikel dan antipartikelnya mungkin memberikan petunjuk ke misteri lain: ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta.Pemeriksaan asimetri antara partikel dan antipartikelnya mungkin memberikan petunjuk ke misteri lain: ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta.Pemeriksaan asimetri antara partikel dan antipartikelnya mungkin memberikan petunjuk ke misteri lain: ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta.

Seperti semua eksperimen inovatif, hasil yang paling menarik mungkin adalah hasil yang tidak terduga. Dalam pandangan fisikawan Inggris Stephen Hawking, “Akan jauh lebih menarik jika kita tidak menemukan Higgs. Itu akan menunjukkan bahwa ada sesuatu yang salah dan kita perlu berpikir ulang. "