Eksperimen Big Bang Ungkap Alam Semesta Awalnya Berbentuk 'Sup'

Jakarta, CNN Indonesia --

Setelah Dentuman Besar atau Big Bang terjadi, alam semesta bukan ruang hampa seperti yang kita kenal sekarang. Para ilmuwan meyakini alam semesta kala itu berupa "sup" superpanas dengan suhu mencapai triliunan derajat.

Dalam sebuah eksperimen, para peneliti menemukan bukti pertama bahwa cairan primordial eksotis ini memang bergejolak dan berputar seperti sup.

Dalam istilah ilmiah yang lebih teknis, cairan kental ini disebut quark-gluon plasma (QGP). Ini adalah cairan pertama dan terpanas yang pernah ada.

Prediksi menunjukkan bahwa QGP bersuhu satu miliar kali lebih panas dari permukaan Matahari selama beberapa juta detik sebelum meluas, mendingin, dan menggumpal menjadi atom.

Dalam sebuah studi terbaru, tim fisikawan dari MIT dan CERN merekonstruksi tabrakan ion berat seperti yang menciptakan QGP untuk mengeksplorasi sifat-sifatnya. Misalnya, ketika quark mengalir melalui plasma, apakah ia memantul dan menyembur seperti cairan yang kohesif, ataukah ia tersebar secara acak seperti kumpulan partikel?

Eksperimen dilakukan di Large Hadron Collider (LHC) milik CERN, dengan menabrakkan partikel timbal hampir secepat cahaya. Tabrakan ini menghasilkan semburan partikel berenergi tinggi, termasuk quark, serta tetesan QGP yang menyerupai materi awal alam semesta.

Quark yang melintas melalui QGP mentransfer sebagian energinya ke plasma, kehilangan kecepatan, dan menciptakan jejak seperti perahu yang melaju kencang.

"Sebagai analogi, ketika perahu bergerak melalui danau, jejak adalah air di belakang perahu yang bergerak searah dengan perahu. Perahu telah mentransfer momentum ke sebagian wilayah air, yang 'mengikuti' perahu," kata fisikawan MIT Krishna Rajagopal, yang mengembangkan model yang memprediksi sifat fluida QGP.

Quark yang melintas mentransfer sebagian energinya ke plasma, membentuk semacam gelombang kejut. Namun, berbeda dengan air yang memperlihatkan jejak jelas, riak dalam QGP jauh lebih sulit dideteksi.

Plasma ini hanya bertahan sepersekian triliun detik di dalam LHC, dengan suhu mencapai triliunan derajat. Para ilmuwan harus memilah puluhan ribu partikel hasil tabrakan untuk menemukan sedikit partikel yang terdorong akibat "jejak" quark tersebut.

Tantangan lain muncul karena quark biasanya tercipta berpasangan dengan antiquark yang bergerak berlawanan arah. Keduanya sama-sama menciptakan jejak, sehingga sulit membedakan sinyal masing-masing.

Untuk mengatasi hal itu, peneliti menggunakan pendekatan berbeda. Mereka mencari peristiwa langka ketika tabrakan menghasilkan quark dan boson Z, atau partikel netral yang tidak berinteraksi dengan QGP dan tidak meninggalkan jejak.

Dari 13 miliar tabrakan yang dianalisis, hanya sekitar 2.000 yang menghasilkan boson Z. Namun justru dari peristiwa langka inilah ilmuwan akhirnya dapat mengamati efek "riak" dari satu quark secara lebih jelas.

Seperti yang diprediksi oleh model Rajagopal, QGP bereaksi seperti cairan, bergoyang dan berputar dalam jejak quark.

Rajagopal mengatakan bahwa ini adalah "bukti yang pasti dan tak terbantahkan" tentang perilaku cairan QCP, tetapi perdebatan yang telah berlangsung lama tentang apakah QGP mengalir dan bergelombang seperti cairan mungkin belum selesai.

Lebih lanjut, teknik baru ini menawarkan kerangka kerja untuk mengeksplorasi proses serupa dalam tabrakan energi tinggi lainnya, mungkin menerangi salah satu substansi paling misterius dalam sejarah alam semesta.

"Di banyak bidang ilmu pengetahuan lainnya, cara Anda mempelajari sifat suatu material adalah dengan mengganggu material tersebut dengan cara tertentu, dan mengukur bagaimana gangguan tersebut menyebar dan menghilang," kata Rajagopal.

(lom/dmi)

[Gambas:Video CNN]