Akselerator Antimateri Miniatur Menembus Batas Ukuran, Membuka Batasan Fisika Baru

• Para ilmuwan menemukan cara baru untuk mempercepat antimateri dalam ruang yang seribu kali lebih kecil dibandingkan akselerator yang ada. 
• Teknik ini jauh lebih efisien, murah dan akan membantu kita mempelajari fisika baru secara mendetail. 

Akselerator partikel di fasilitas seperti Linac Coherent Light Source dan Large Hadron Collider mempercepat partikel elementer (elektron dan proton). Mereka memungkinkan para ilmuwan menguji berbagai teori fisika, termasuk mencari partikel baru yang diantisipasi oleh teori supersimetris dan menganalisis sifat Higgs boson.

Biasanya, hal ini dilakukan dengan menghancurkan partikel-partikel yang dipercepat untuk menghasilkan lebih banyak partikel elementer yang memberikan massa pada semua partikel lainnya. Teknologi ini dapat digunakan untuk menghasilkan laser sinar-X untuk menggambarkan proses kecil dan sangat cepat, seperti fotosintesis.

Namun untuk mencapai kecepatan setinggi itu, akselerator harus menggunakan komponen yang panjangnya lebih dari 2 Km. Beberapa tahun yang lalu, para ilmuwan di Imperial College London mengembangkan sistem yang hanya menggunakan komponen sepanjang beberapa meter untuk mempercepat elektron.

Kini, seorang ilmuwan di universitas yang sama telah menemukan teknik untuk mempercepat positron – pasangan antipartikel elektron – dalam sistem yang panjangnya hanya beberapa sentimeter.

Kelebihan Akselerator Positron Kecil

Teknik baru ini dapat membantu menyelidiki lebih banyak misteri fisika, termasuk karakteristik materi gelap dan energi gelap, serta memungkinkan pengujian yang lebih sensitif terhadap chip silikon dan pesawat terbang.

Pendekatan ini dimodelkan dengan menggunakan sifat teknologi laser yang ada, yang mencakup hampir 25 meter persegi. Jika berhasil didemonstrasikan, hal ini dapat memungkinkan banyak laboratorium di seluruh dunia melakukan eksperimen percepatan antimateri.

Menurut para peneliti, teknologi baru ini dapat secara drastis mengurangi ukuran dan biaya percepatan positron. Saat ini, eksperimen yang sama memerlukan fasilitas fisika yang besar dan biaya puluhan juta dolar.

Strategi yang digunakan di fasilitas besar seperti Linac Coherent Light Source dan Large Hadron Collider belum banyak mengalami kemajuan sejak penemuannya pada awal tahun 1960an. Itu masih mahal dan terlalu rumit.

Sebaliknya, akselerator antimateri generasi berikutnya efisien, lebih kecil, dan lebih murah. Mereka akan membantu kita menyelidiki ilmu fisika baru, sehingga memungkinkan lebih banyak laboratorium untuk bergabung dalam upaya ini.

Referensi:Fis. Pendeta Accel. Balok | doi:10.1103/PhysRevAccelBeams.21.081301 | Imperial College London

Menghasilkan Higgs boson dan Material Pengujian

Teknik ini melibatkan penggunaan laser dan plasma untuk membuat, memusatkan, dan mempercepat antimateri untuk menghasilkan sinar. Akselerator sepanjang sentimeter ini mampu mempercepat berkas positron dengan puluhan juta partikel, menggunakan teknologi laser yang ada. Tingkat energi partikel-partikel ini sama dengan yang dihasilkan oleh akselerator Stanford sepanjang 2 Km.

Lebih khusus lagi, para peneliti menggunakan simulasi Particle-In-Cell untuk menunjukkan bahwa laser yang ada dapat mempercepat ratusan positron kuasi-monoenergi MeV pC.

Teknik percepatan partikel didasarkan pada 2 tahap interaksi laser-plasma | Kredit: Aakash A. Sahai

Faktanya, mereka dapat menghasilkan Higgs boson pada tingkat yang lebih tinggi, sehingga memungkinkan para ilmuwan menganalisis sifat-sifatnya dengan lebih baik. Selain itu, mereka juga dapat digunakan untuk menjelaskan Model Standar fisika partikel dengan mencari partikel baru yang diantisipasi oleh teori supersimetris.

Dalam penerapan praktisnya, sinar positron dapat menganalisis kesalahan dan risiko patah pada berbagai material, termasuk bilah mesin pesawat, badan pesawat, dan chip terintegrasi. Karena antimateri berinteraksi dengan material tersebut dengan cara yang berbeda dari elektron atau sinar-X, antimateri memberikan dimensi baru pada proses kendali mutu.

Baca:Fisika Baru Abad 21 | Teori Menarik

Berdasarkan pengalaman masa lalu dalam menghasilkan sinar melalui teknik serupa, para peneliti yakin bahwa prototipe yang berfungsi akan tersedia pada tahun 2020.