Partikel Materi dan Anti-Materi Punya Respons yang Sama terhadap Gravitasi

Admin Maret 07, 2022 0

Layar Kunci - Partikel materi dan anti-materi memiliki respon yang sama terhadap gaya yang sama dalam medan gravitasi. Setidaknya demikian berdasarkan kapasitas percobaan di CERN untuk membedakannya. Temuan baru ini dipandang oleh para Fisikawan sesuai dengan Model Standar Fisika Partikel. Tetapi tidak memberikan bantuan dalam memecahkan salah satu masalah terbesar dalam fisika yaitu menjelaskan mengapa ada lebih banyak materi di alam semesta daripada anti-materi.

 

Alam semesta memiliki banyak materi dan sangat sedikit anti-materi, kecuali jika kita membuatnya sendiri. Keberuntungan kita adalah alam semesta dengan sejumlah besar anti-materi yang menunggu untuk memusnahkan materi apa pun yang ditemuinya akan menjadi tempat yang jauh lebih berbahaya. Ini juga membingungkan karena kita berharap Big Bang menciptakan jumlah masing-masing yang sama. Kekurangan anti-materi berarti kita juga hanya tahu sedikit tentang bagaimana ia berperilaku.

 

Untuk menjelaskan keunggulan materi, harus ada beberapa cara bahwa anti-materi tidak simetris sempurna dengan materi dalam sifat-sifatnya. Menemukan asimetri itu telah menjadi salah satu pencarian besar sains, yaitu pencarian yang sejauh ini gagal menemukan tujuannya, tetapi mengajari kita banyak hal di perjalanan. Contoh terbaru sebagaimana diterbitkan di Nature, mengungkapkan asimetri tidak terletak pada respons terhadap gravitasi, atau jika perbedaannya sangat kecil, itu masih dalam batas kesalahan penelitian yang ketat.

 

Sebuah tim yang dipimpin oleh Dr Stefan Ulmer dari CERN membatasi anti-proton (setara anti-materi dari proton) dan ion hidrogen bermuatan negatif dalam perangkap Penning. Perangkap memaksa partikel untuk bergerak dalam lingkaran dekat dengan frekuensi yang bergantung pada kekuatan medan magnet perangkap dan rasio muatan terhadap massa partikel.

 

Menguji bagaimana gravitasi mempengaruhi antimateri bukanlah tujuan utama percobaan. Itu sebenarnya upaya untuk mengetahui apakah ada perbedaan dalam rasio muatan terhadap massa proton dan anti-proton, penjelasan lain yang mungkin untuk asimetri yang banyak dicari.

 

Tim membandingkan frekuensi anti-proton dan ion di berbagai bidang. Dengan melakukan hal tersebut, tim dapat memperoleh hasil yang pada dasarnya setara, hingga tingkat empat kali lebih tepat daripada ukuran sebelumnya. Rasio muatan terhadap massa adalah sekarang properti antiproton yang paling tepat diukur. Berdasarkan 24.000 perbandingan, penulis menyimpulkan rasio massa terhadap muatan sama dengan presisi 16 bagian per triliun.

 

Pengamatan dilakukan selama 18 bulan, memungkinkan perbandingan perilaku ketika Bumi berada pada jarak terjauh dan terdekat dari Matahari, untuk melihat apakah perubahan gravitasi matahari akan berpengaruh. Ketepatannya di sini jauh lebih sedikit yaitu tiga bagian dalam 100. Batas tersebut sebanding dengan tujuan presisi awal eksperimen yang bertujuan untuk menjatuhkan antihidrogen di medan gravitasi bumi.

 

Kedua partikel yang dipilih tidak persis sama. Ion hidrogen terdiri dari satu proton dan dua elektron, sedangkan anti-proton berdiri sendiri. Eksperimen dilakukan dengan cara ini sehingga kedua sisi perbandingan akan bermuatan negatif, bukan yang satu positif dan yang lainnya negatif. Namun, penelitian ini memungkinkan untuk massa ekstra dari dua elektron, dan sekali lagi tidak menemukan perbedaan antara materi dan anti-materi pada ukuran ini.

 

Karya ini merupakan pembenaran dari Model Standar, yang memperlakukan beberapa sifat materi dan antimateri sebagai identik, sementara yang lain dianggap berlawanan satu sama lain. Dapat diterima bahwa kita perlu melampaui Model Standar untuk menjelaskan asimetri alam semesta, dan temuan memperketat batasan pada model yang mencoba melakukan ini. (*)