Antimateri telah lama menjadi subjek fiksi ilmiah. Dalam buku dan film Angels and Demons, Profesor Langdon mencoba menyelamatkan Vatikan dari bom antimateri. Perusahaan pesawat ruang angkasa Star Trek menggunakan mesin antimateri pemusnah untuk bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Tetapi antimateri juga merupakan objek realitas kita. Partikel antimateri praktis identik dengan pasangan materialnya, kecuali bahwa mereka membawa muatan dan putaran yang berlawanan. Saat antimateri bertemu materi, mereka langsung musnah menjadi energi, dan ini bukan lagi fiksi.
Meskipun bom antimateri dan kapal yang didasarkan pada bahan bakar yang sama ini belum memungkinkan dalam praktiknya, ada banyak fakta tentang antimateri yang akan mengejutkan Anda atau memungkinkan Anda menyegarkan ingatan tentang apa yang telah Anda ketahui.
1. Antimateri seharusnya menghancurkan semua materi di alam semesta setelah Big Bang
Menurut teori tersebut, Big Bang melahirkan materi dan antimateri dalam jumlah yang sama. Ketika mereka bertemu, ada pemusnahan timbal balik, pemusnahan, dan hanya energi murni yang tersisa. Berdasarkan ini, kita seharusnya tidak ada.
Tapi kami memang ada. Dan sejauh yang diketahui fisikawan, ini karena untuk setiap miliar pasangan materi-antimateri, ada satu partikel materi tambahan. Fisikawan mencoba yang terbaik untuk menjelaskan asimetri ini.
Video promosi:
2. Antimateri lebih dekat dengan Anda daripada yang Anda pikirkan
Sejumlah kecil antimateri terus-menerus menghujani Bumi dalam bentuk sinar kosmik, partikel energi dari luar angkasa. Partikel antimateri ini mencapai atmosfer kita pada tingkat yang berkisar dari satu hingga lebih dari seratus per meter persegi. Ilmuwan juga memiliki bukti bahwa antimateri dihasilkan selama badai petir.
Ada sumber antimateri lain yang lebih dekat dengan kita. Pisang, misalnya, menghasilkan antimateri dengan memancarkan satu positron - antimateri yang setara dengan elektron - kira-kira sekali setiap 75 menit. Ini karena pisang mengandung sedikit kalium-40, isotop kalium yang terjadi secara alami. Saat kalium-40 meluruh, positron terkadang lahir.
Tubuh kita juga mengandung kalium-40, yang berarti Anda juga mengeluarkan positron. Antimateri langsung musnah saat bersentuhan dengan materi, sehingga partikel antimateri ini tidak bertahan lama.
3. Manusia berhasil menciptakan sangat sedikit antimateri
Pemusnahan antimateri dan materi berpotensi melepaskan sejumlah besar energi. Satu gram antimateri dapat menghasilkan ledakan sebesar bom nuklir. Namun, manusia belum menghasilkan banyak antimateri, jadi tidak ada yang perlu ditakuti.
Semua antiproton yang dibuat di akselerator partikel Tevatron di Fermi Laboratories hampir tidak memiliki berat 15 nanogram. CERN hanya menghasilkan sekitar 1 nanogram hingga saat ini. Di DESY di Jerman - tidak lebih dari 2 nanogram positron.
Jika semua antimateri yang dibuat oleh manusia musnah seketika, energinya bahkan tidak akan cukup untuk merebus secangkir teh.
Masalahnya terletak pada efisiensi dan biaya produksi dan penyimpanan antimateri. Pembuatan 1 gram antimateri membutuhkan sekitar 25 juta miliar kilowatt-jam energi dan biaya lebih dari satu juta miliar dolar. Tidak mengherankan, antimateri terkadang terdaftar sebagai salah satu dari sepuluh zat termahal di dunia kita.
4. Ada yang disebut perangkap antimateri
Untuk mempelajari antimateri, Anda perlu mencegahnya agar tidak musnah dengan materi. Ilmuwan telah menemukan beberapa cara untuk melakukan ini.
Partikel antimateri bermuatan seperti positron dan antiproton dapat disimpan dalam apa yang disebut perangkap Penning. Mereka seperti akselerator partikel kecil. Di dalamnya, partikel bergerak dalam bentuk spiral sementara medan magnet dan listrik mencegahnya bertabrakan dengan dinding perangkap.
Namun, perangkap Penning tidak berfungsi untuk partikel netral seperti antihidrogen. Karena tidak memiliki muatan, partikel-partikel ini tidak dapat dibatasi pada medan listrik. Mereka terjebak dalam perangkap Ioffe, yang bekerja dengan menciptakan area ruang di mana medan magnet menjadi lebih besar ke segala arah. Partikel antimateri terjebak di area dengan medan magnet terlemah.
Medan magnet bumi dapat berperan sebagai perangkap antimateri. Antiproton ditemukan di zona tertentu di sekitar Bumi - sabuk radiasi Van Allen.
5. Antimateri bisa jatuh (dalam arti harfiah dari kata tersebut)
Partikel materi dan antimateri memiliki massa yang sama, tetapi berbeda dalam sifat seperti muatan listrik dan spin. Model Standar memprediksikan bahwa gravitasi harus bertindak sama pada materi dan antimateri, tetapi ini masih harus dilihat secara pasti. Eksperimen seperti AEGIS, ALPHA dan GBAR sedang mengerjakan ini.
Mengamati efek gravitasi pada contoh antimateri tidak semudah melihat apel jatuh dari pohon. Eksperimen ini memerlukan penjebak antimateri atau memperlambatnya dengan mendinginkan hingga suhu tepat di atas nol mutlak. Dan karena gravitasi adalah gaya fundamental yang paling lemah, fisikawan harus menggunakan partikel antimateri netral dalam eksperimen ini untuk mencegah interaksi dengan gaya listrik yang lebih kuat.
6. Antimateri dipelajari di moderator partikel
Pernahkah Anda mendengar tentang akselerator partikel dan pernahkah Anda mendengar tentang pelambat partikel? Di CERN, ada sebuah mesin yang disebut Antiproton Decelerator, di mana antiproton ditangkap dan diperlambat untuk mempelajari sifat dan perilakunya.
Dalam akselerator partikel cincin seperti Large Hadron Collider, partikel menerima dorongan energik setiap kali mereka menyelesaikan lingkaran. Retarder bekerja sebaliknya: alih-alih mempercepat partikel, mereka didorong ke arah yang berlawanan.
7. Neutrino bisa menjadi antipartikel mereka sendiri
Sebuah partikel materi dan pasangan antimateri membawa muatan berlawanan, yang membuatnya mudah untuk membedakannya. Neutrino, partikel hampir tak bermassa yang jarang berinteraksi dengan materi, tidak memiliki muatan. Para ilmuwan percaya bahwa itu mungkin partikel Majorana, kelas partikel hipotetis yang merupakan antipartikel mereka sendiri.
Proyek seperti Majorana Demonstrator dan EXO-200 bertujuan untuk menentukan apakah neutrino memang partikel Majorana dengan mengamati perilaku apa yang dikenal sebagai peluruhan beta ganda tanpa neutrino.
Beberapa inti radioaktif meluruh secara bersamaan, memancarkan dua elektron dan dua neutrino. Jika neutrino adalah antipartikel mereka sendiri, mereka akan musnah setelah peluruhan ganda, dan ilmuwan hanya perlu mengamati elektron.
Pencarian neutrino Majorana dapat membantu menjelaskan mengapa asimetri materi-antimateri ada. Fisikawan berpendapat bahwa neutrino Majorana bisa berat atau ringan. Paru-paru ada di zaman kita, dan yang berat ada segera setelah Big Bang. Neutrino Majorana yang berat membusuk secara asimetris, menyebabkan munculnya sejumlah kecil materi yang memenuhi alam semesta kita.
8. Antimateri digunakan dalam pengobatan
PET, PET (Positron Emission Topography) menggunakan positron untuk menghasilkan gambar tubuh resolusi tinggi. Isotop radioaktif pemancar positron (seperti yang kita temukan di pisang) menempel pada bahan kimia seperti glukosa di dalam tubuh. Mereka disuntikkan ke dalam aliran darah di mana mereka membusuk secara alami, memancarkan positron. Ini, pada gilirannya, bertemu dengan elektron tubuh dan memusnahkan. Pemusnahan menghasilkan sinar gamma yang digunakan untuk membuat gambar.
Ilmuwan dari proyek ACE di CERN sedang mempelajari antimateri sebagai kandidat potensial untuk pengobatan kanker. Dokter telah mengetahui bahwa mereka dapat mengarahkan pancaran partikel ke tumor, memancarkan energi mereka hanya setelah mereka melewati jaringan sehat dengan aman. Menggunakan antiproton akan menambah ledakan energi ekstra. Teknik ini telah terbukti efektif dalam mengobati hamster, tetapi belum diuji pada manusia.
9. Antimateri bisa bersembunyi di luar angkasa
Salah satu cara yang dicoba para ilmuwan untuk memecahkan masalah asimetri materi-antimateri adalah dengan mencari antimateri yang tersisa dari Big Bang.
Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) adalah detektor partikel yang terletak di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan mencari partikel semacam itu. AMS mengandung medan magnet yang membengkokkan jalur partikel kosmik dan memisahkan materi dari antimateri. Detektornya harus mendeteksi dan mengidentifikasi partikel tersebut saat mereka lewat.
Tabrakan sinar kosmik biasanya menghasilkan positron dan antiproton, tetapi peluang untuk menciptakan atom antihelium tetap sangat kecil karena banyaknya energi yang dibutuhkan proses ini. Ini berarti bahwa pengamatan terhadap setidaknya satu nukleolus antihelium akan menjadi bukti kuat keberadaan antimateri dalam jumlah besar di tempat lain di alam semesta.
10. Orang yang benar-benar mempelajari cara melengkapi bahan bakar antimateri pesawat ruang angkasa adalah
Sangat sedikit antimateri yang dapat menghasilkan energi dalam jumlah besar, menjadikannya bahan bakar populer untuk kapal fiksi ilmiah futuristik.
Propulsi roket antimateri secara hipotesis dimungkinkan; Batasan utama adalah mengumpulkan cukup antimateri untuk mewujudkannya.
Belum ada teknologi untuk produksi massal atau pengumpulan antimateri dalam jumlah yang dibutuhkan untuk aplikasi semacam itu. Namun, para ilmuwan sedang berupaya meniru pergerakan dan penyimpanan antimateri yang sangat mirip ini. Suatu hari nanti, jika kita dapat menemukan cara untuk menghasilkan antimateri dalam jumlah besar, penelitian mereka dapat membantu perjalanan antarbintang menjadi kenyataan.
Berdasarkan materi dari simetrimagazine.org
ILYA KHEL
