Satu Partikel Antimateri Terperangkap Selama Berbulan-bulan

Antimateri adalah kembaran cermin materi biasa: massa sama, muatan berlawanan. Masalahnya, begitu partikel antimateri bertemu pasangan biasanya, keduanya lenyap dalam kilatan energi. Pemusnahan itu membuat antimateri terkenal sulit dipelajari — Anda bisa membuatnya, tetapi hampir tidak bisa menahannya. Kini tim di Universitas Northwestern, Amerika Serikat, melakukan sesuatu yang terdengar hampir mustahil: mereka menahan satu positron — versi antimateri dari elektron — terperangkap dan terisolasi selama berbulan-bulan.

Karya itu diterbitkan pada 21 Oktober di Physical Review Letters. Para peneliti mengurung positron di dalam perangkap yang dirancang khusus dan mendinginkannya ke keadaan kuantum mendekati nol mutlak, suhu terdingin yang mungkin secara fisik. Dalam keadaan itu partikel tidak bersentuhan dengan materi biasa, sehingga tidak dapat musnah. Alih-alih lenyap dalam mikrodetik, ia bertahan selama berbulan-bulan, cukup lama bagi ilmuwan untuk mengendalikan dan mengamati keadaannya dengan presisi luar biasa.

Mengapa ini penting? Karena alam semesta tidak seimbang. Big Bang seharusnya menghasilkan jumlah materi dan antimateri yang sama, yang akan saling memusnahkan dan meninggalkan kosmos yang hanya berisi cahaya. Namun kita ada di sini, terbuat dari materi. Sesuatu pasti telah membalikkan keseimbangan, dan fisikawan menduga jawabannya terletak pada perbedaan kecil antara materi dan antimateri — perbedaan yang hanya dapat diungkap oleh eksperimen sangat presisi.

Positron yang berumur panjang dan terkendali baik adalah probe ideal untuk pencarian itu. Tim Northwestern mengatakan partikel yang terperangkap menyediakan platform eksperimen paling ketat hingga kini untuk menguji simetri antara elektron dan positron. Jika keduanya bukan bayangan cermin sempurna — jika sifat-sifatnya berbeda bahkan dalam cara yang sangat kecil — eksperimen semacam inilah tempat perbedaan itu akan muncul.

Hasil ini juga menunjukkan gelombang besar dalam fisika presisi. Di seluruh dunia, peneliti mendorong pengukuran ke ekstrem baru: jam nuklir yang berdetak berdasarkan tingkat energi di dalam inti atom alih-alih pada elektron terluarnya, dan sensor kuantum yang dapat mendeteksi sinyal lemah yang dulunya dianggap tak terukur. Menahan antimateri selama berbulan-bulan termasuk dalam tren yang sama — seni mengisolasi satu partikel dan mendengarkannya dengan sangat, sangat cermat.

Bagi pembaca yang jauh dari laboratorium fisika, manfaat praktisnya mungkin tampak jauh, tetapi sejarah pengukuran presisi menunjukkan sebaliknya. Teknik yang dikembangkan untuk menangkap dan mendinginkan partikel tunggal telah menyumbang pada pencitraan medis, ilmu material, dan jam yang menjaga sinkronisasi satelit navigasi. Pemahaman yang lebih baik tentang antimateri, dalam jangka panjang, dapat mengubah cara kita berpikir tentang blok bangunan paling dasar alam semesta.

Untuk saat ini, beritanya sederhana dan aneh: sepotong antimateri, zat yang menghancurkan diri saat bersentuhan dengan dunia kita, telah dipertahankan hidup di laboratorium selama berbulan-bulan. Ini partikel kecil dalam perangkap kecil — dan langkah besar dalam upaya panjang manusia untuk memahami mengapa segala sesuatu ada.