Large Hadron Collider Turns 10: Inilah Mengapa Ini Lebih Penting Dari Sebelumnya

Sepuluh tahun! Sepuluh tahun sejak dimulainya operasi untuk Large Hadron Collider (LHC), salah satu mesin paling kompleks yang pernah dibuat. LHC adalah akselerator partikel terbesar di dunia, terkubur 100 meter di bawah pedesaan Prancis dan Swiss dengan keliling 17 mil.

Pada 10 September 2008, proton, pusat atom hidrogen, diedarkan di sekitar akselerator LHC untuk pertama kalinya. Namun, kegembiraan itu berumur pendek karena pada 22 September terjadi sebuah insiden yang merusak lebih dari 50 dari lebih dari 6.000 magnet LHC - yang sangat penting untuk menjaga proton berjalan di jalur melingkar mereka. Perbaikan membutuhkan waktu lebih dari satu tahun, tetapi pada bulan Maret 2010 LHC mulai menabrak proton. LHC adalah permata mahkota CERN, laboratorium fisika partikel Eropa yang didirikan setelah Perang Dunia II sebagai cara untuk menyatukan kembali dan membangun kembali ilmu pengetahuan di Eropa yang dilanda perang. Sekarang para ilmuwan dari enam benua dan 100 negara melakukan percobaan di sana.

Anda mungkin bertanya-tanya apa yang dilakukan LHC dan mengapa itu masalah besar. Pertanyaan bagus. LHC bertabrakan dua berkas proton bersama-sama pada energi tertinggi yang pernah dicapai di laboratorium. Enam percobaan yang terletak di sekitar cincin 17 mil mempelajari hasil tabrakan ini dengan detektor besar yang dibangun di gua-gua bawah tanah. Itu apa, tapi mengapa? Tujuannya adalah untuk memahami sifat blok bangunan paling dasar dari alam semesta dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain. Ini adalah ilmu dasar yang paling mendasar.

LHC tidak kecewa.Salah satu penemuan yang dibuat dengan LHC termasuk Higgs boson yang lama dicari, diprediksi pada tahun 1964 oleh para ilmuwan yang bekerja untuk menggabungkan teori-teori dari dua kekuatan fundamental alam.

Saya mengerjakan salah satu dari enam percobaan LHC - percobaan Compact Muon Solenoid yang dirancang untuk menemukan boson Higgs dan mencari tanda-tanda partikel atau kekuatan yang sebelumnya tidak diketahui. Institusi saya, Florida State University, bergabung dengan kolaborasi Compact Muon Solenoid pada tahun 1994 ketika saya masih seorang mahasiswa pascasarjana muda di sekolah lain yang mengerjakan percobaan berbeda di laboratorium yang berbeda. Perencanaan untuk LHC dimulai pada 1984. LHC sulit dibangun dan mahal - 10 miliar euro - dan butuh 24 tahun untuk membuahkan hasil. Sekarang kami merayakan 10 tahun sejak LHC mulai beroperasi.

Penemuan Dari LHC

Penemuan paling signifikan yang datang dari LHC sejauh ini adalah penemuan bos Higgs pada 4 Juli 2012. Pengumuman itu dibuat di CERN dan memikat audiens di seluruh dunia. Sebenarnya, saya dan istri saya menontonnya melalui webcast di TV layar lebar kami di ruang tamu kami. Karena pengumuman itu pukul 3 pagi waktu Florida, kami pergi untuk pancake di IHOP untuk merayakannya setelah itu.

Boson Higgs adalah bagian terakhir yang tersisa dari apa yang kita sebut model standar fisika partikel. Teori ini mencakup semua partikel fundamental yang diketahui - 17 di antaranya - dan tiga dari empat kekuatan yang melaluinya mereka berinteraksi, meskipun gravitasi belum termasuk. Model standar adalah teori yang sangat teruji. Dua dari enam ilmuwan yang mengembangkan bagian dari model standar yang memprediksi bos Higgs memenangkan Hadiah Nobel pada 2013.

Saya sering ditanya, mengapa kita terus menjalankan eksperimen, menghancurkan proton, jika kita sudah menemukan Higgs boson? Bukankah kita sudah selesai? Yah, masih banyak yang harus dipahami. Ada sejumlah pertanyaan yang tidak dijawab oleh model standar. Sebagai contoh, studi tentang galaksi dan struktur skala besar lainnya di alam semesta menunjukkan bahwa ada lebih banyak materi di luar sana daripada yang kita amati. Kami menyebutnya dark matter karena kami tidak bisa melihatnya. Penjelasan paling umum sampai saat ini adalah bahwa materi gelap terbuat dari partikel yang tidak diketahui. Fisikawan berharap bahwa LHC dapat menghasilkan partikel misteri ini dan mempelajarinya. Itu akan menjadi penemuan yang luar biasa.

Baru minggu lalu, kolaborasi ATLAS dan Compact Muon Solenoid mengumumkan pengamatan pertama pembusukan boson Higgs, atau pecah, menjadi quark bawah. Boson Higgs meluruh dengan berbagai cara - ada yang jarang, ada yang umum. Model standar membuat prediksi tentang seberapa sering setiap jenis peluruhan terjadi. Untuk sepenuhnya menguji model, kita perlu mengamati semua peluruhan yang diprediksi. Pengamatan kami baru-baru ini sesuai dengan model standar - kesuksesan lain.

Lebih banyak Pertanyaan, Lebih Banyak Jawaban untuk Datang

Ada banyak teka-teki lain di alam semesta dan kita mungkin memerlukan teori fisika baru untuk menjelaskan fenomena seperti itu - seperti asimetri materi / anti-materi untuk menjelaskan mengapa alam semesta memiliki lebih banyak materi daripada anti-materi, atau masalah hierarki untuk memahami mengapa Gravitasi jauh lebih lemah dari gaya lainnya.

Tetapi bagi saya, pencarian akan data baru yang tidak dapat dijelaskan adalah penting karena setiap kali fisikawan berpikir bahwa kita sudah mengetahuinya, alam memberikan kejutan yang mengarah pada pemahaman yang lebih dalam tentang dunia kita.

LHC terus menguji model standar fisika partikel. Para ilmuwan suka ketika teori mencocokkan data. Tetapi kami biasanya belajar lebih banyak ketika mereka tidak melakukannya. Ini berarti kami tidak sepenuhnya memahami apa yang terjadi. Dan itu, bagi banyak dari kita, adalah tujuan masa depan LHC: untuk menemukan bukti dari sesuatu yang tidak kita mengerti. Ada ribuan teori yang memprediksi fisika baru yang belum kita amati. Mana yang benar Kita perlu penemuan untuk mengetahui apakah ada yang benar.

CERN berencana untuk melanjutkan operasi LHC untuk waktu yang lama. Kami merencanakan peningkatan akselerator dan detektor untuk memungkinkannya berjalan hingga tahun 2035. Tidak jelas siapa yang akan pensiun lebih dulu, saya atau LHC. Sepuluh tahun yang lalu, kami dengan cemas menunggu berkas proton pertama. Sekarang kita sibuk mempelajari banyak data dan berharap akan kejutan yang membawa kita ke jalan baru. Di sini untuk menantikan 20 tahun ke depan.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Todd Adams. Baca artikel asli di sini.