Ternyata Partikel Alam ini Memiliki Massa yang Lebih Berat dari Perkiraan Peneliti

Berita Baru, Amerika Serikat – Sebuah studi baru mengungkapkan, ternyata salah satu partikel fundamental alam semesta lebih berat dari yang diperkirakan para ilmuwan.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, pada 23 April, menggunakan data yang dikumpulkan oleh penumbuk partikel di Illinois, para ilmuwan telah menemukan bahwa salah satu partikel alam, W boson, memiliki massa yang jauh lebih besar daripada yang ditetapkan oleh Model Standar fisika partikel.

Hanya ada perbedaan kecil dalam massa W Boson dibandingkan dengan apa yang dikatakan Model Standar, dan ini hanya 0,1 persen.

Tetapi jika direplikasi oleh laboratorium lain, itu berarti sesuatu yang mendasar dalam pemahaman kita tentang alam dan cara kerja alam semesta adalah salah.

Model Standar fisika partikel adalah teori terbaik yang dimiliki para ilmuwan untuk menggambarkan blok bangunan paling dasar dari alam semesta, dan gaya apa yang mengaturnya.

Namun menurut penelitian tersebut, pengukuran baru W Boson, yang paling tepat yang pernah ada secara langsung bertentangan dengan aturan Model Standar.

Ditemukan pada tahun 1983, boson W adalah partikel fundamental bermuatan listrik yang mengatur apa yang disebut gaya lemah, salah satu dari empat gaya fundamental alam, dan karena itu merupakan pilar Model Standar.

Penelitian baru dilakukan di Fermilab, laboratorium nasional Departemen Energi AS yang mengkhususkan diri dalam fisika partikel energi tinggi di luar Batavia, Illinois.

Collider Detector at Fermilab (CDF) adalah kolaborasi eksperimental yang mempelajari tumbukan partikel dari Tevatron, salah satu akselerator partikel berenergi tertinggi di dunia, dengan menghancurkan partikel bersama-sama dengan kecepatan luar biasa.

“Jumlah peningkatan dan pemeriksaan ekstra yang masuk ke hasil kami sangat besar,” kata Profesor Ashutosh Kotwal dari Duke University di North Carolina, yang memimpin analisis ini dan merupakan salah satu dari sekitar 400 ilmuwan dalam kolaborasi CDF.

Profesor Kotwal mengatakan bahwa hasilnya membutuhkan waktu lebih dari 10 tahun bagi mereka untuk merekam dan meneliti ‘set data sekitar tabrakan sebanyak 450 triliun kali’.

“Kami memperhitungkan pemahaman kami yang lebih baik tentang detektor partikel kami serta kemajuan dalam pemahaman teoretis dan eksperimental tentang interaksi boson W dengan partikel lain,” katanya.

“Ketika kami akhirnya mengungkapkan hasilnya, kami menemukan bahwa itu berbeda dari prediksi Model Standar.”

Para ilmuwan CDF mengklaim bahwa mereka sekarang telah menentukan massa partikel dengan presisi 0,01 persen – dua kali lebih presisi dari pengukuran terbaik sebelumnya.

Mereka membandingkannya dengan mengukur berat gorila seberat 350 kilogram (800 pon) dengan 40 gram (1,5 ons).

Mereka menemukan itu berbeda dengan prediksi Model Standar dengan tujuh standar deviasi, yang juga disebut sigma.

Harry Cliff, fisikawan partikel di Universitas Cambridge yang bekerja di Large Hadron Collider di Eropa, mengatakan bahwa jika Anda melempar koin, “peluang mendapatkan hasil lima sigma dengan keberuntungan bodoh adalah satu dari tiga setengah juta”.

“Jika ini nyata, dan bukan bias sistematis atau kesalahpahaman tentang bagaimana melakukan perhitungan, maka ini adalah masalah besar karena itu berarti ada bahan fundamental baru di alam semesta kita yang belum pernah kita temukan sebelumnya,” katanya.

Namun, dia menambahkan bahwa “jika Anda akan mengatakan sesuatu yang sebesar kita telah memecahkan Model Standar fisika partikel, dan ada partikel baru di luar sana untuk ditemukan, untuk meyakinkan orang bahwa Anda mungkin memerlukan lebih dari satu pengukuran dari lebih dari satu pengukuran.”

Dr Cliff mengatakan Model Standar adalah “mungkin teori dan teori ilmiah paling sukses yang pernah ditulis dapat membuat prediksi yang sangat tepat.”

Namun jika prediksi tersebut terbukti salah, tidak bisa begitu saja diutak-atik.

“Ini seperti rumah kartu, Anda menariknya terlalu banyak, semuanya runtuh,” kata Cliff kepada AFP.

Model Standar bukannya tanpa masalah misalnya, tidak menjelaskan keberadaan materi gelap, yang diperkirakan membentuk 95 persen alam semesta.

Juru bicara CDF David Toback, Texas A&M University, menyatakan bahwa hasil ini merupakan kontribusi penting untuk menguji keakuratan Model Standar.

“Sekarang terserah pada komunitas fisika teoretis dan eksperimen lain untuk menindaklanjuti ini dan menjelaskan misteri ini,” katanya.

“Jika perbedaan antara nilai eksperimental dan yang diharapkan disebabkan oleh beberapa jenis partikel baru atau interaksi subatomik, yang merupakan salah satu kemungkinannya, ada kemungkinan besar itu adalah sesuatu yang dapat ditemukan dalam eksperimen mendatang.”

Tevatron adalah akselerator partikel berenergi tertinggi di dunia hingga 2009, ketika ia digantikan oleh Large Hadron Collider di dekat Jenewa, yang terkenal mengamati boson Higgs beberapa tahun kemudian.

Tevatron berhenti beroperasi pada 2011, tetapi para ilmuwan CDF telah menghitung angka sejak itu.