Ilmu pengetahuan terbaik - pertanyaan-pertanyaan yang menangkap dan memaksa setiap manusia - diselubungi dalam misteri. Jika ini yang terjadi, kedua jenis partikel akan saling memusnahkan, meninggalkan Semesta terserap oleh energi.
Sebagaimana keberadaan kita membuktikan, itu tidak terjadi. Faktanya, alam tampaknya memiliki satu bagian dari 10 miliar preferensi untuk materi daripada antimateri. Ini adalah salah satu misteri terbesar dalam fisika modern.
Tetapi Large Hadron Collider bekerja keras, benar-benar mendorong materi hingga batasnya, untuk memecahkan misteri yang menawan ini. Minggu ini, CERN menciptakan seberkas atom antihidrogen, yang memungkinkan para ilmuwan untuk melakukan pengukuran yang tepat terhadap antimateri yang sulit dipahami ini untuk pertama kalinya.
Antipartikel identik dengan partikel-partikel materi kecuali untuk tanda muatan listriknya. Jadi, sementara hidrogen terdiri dari proton bermuatan positif yang mengorbit oleh elektron bermuatan negatif, antihidrogen terdiri dari antiproton bermuatan negatif yang mengorbit oleh anti-elektron bermuatan positif, atau positron
Sementara antimateri primordial belum pernah diamati di Semesta, dimungkinkan untuk membuat antihidrogen dalam akselerator partikel dengan mencampurkan positron dan antiproton berenergi rendah.
Pada 2010, tim ALPHA menangkap dan memegang atom antihidrogen untuk pertama kalinya. Sekarang tim telah berhasil menciptakan seberkas partikel antihidrogen. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan minggu ini di Nature Communications, tim ALPHA melaporkan deteksi 80 atom antihidrogen 2,7 meter di hilir dari produksi mereka.
"Ini adalah pertama kalinya kami dapat mempelajari antihidrogen dengan presisi," kata juru bicara ALPHA Jeffrey Hangst dalam siaran pers. "Kami optimis bahwa teknik perangkap ALPHA akan menghasilkan banyak wawasan seperti itu di masa depan."
Salah satu tantangan utama adalah menjauhkan antihidrogen dari masalah biasa, sehingga keduanya tidak saling memusnahkan. Untuk melakukannya, sebagian besar eksperimen menggunakan medan magnet untuk menjebak atom antihidrogen cukup lama untuk mempelajarinya.
Namun, medan magnet yang kuat menurunkan sifat spektroskopi atom antihidrogen, sehingga tim ALPHA harus mengembangkan set-up inovatif untuk mentransfer atom antihidrogen ke suatu daerah di mana mereka dapat dipelajari, jauh dari medan magnet yang kuat.
Untuk mengukur muatan antihidrogen, tim ALPHA mempelajari lintasan atom antihidrogen yang dilepaskan dari perangkap di hadapan medan listrik. Jika atom antihidrogen memiliki muatan listrik, medan akan membelokkannya, sedangkan atom netral tidak akan terdeteksi.
Hasilnya, berdasarkan 386 peristiwa yang direkam, memberikan nilai muatan listrik antihidrogen pada -1,3 x 10-8. Dengan kata lain, muatannya kompatibel dengan nol hingga delapan tempat desimal. Meskipun hasil ini tidak mengejutkan, karena atom hidrogen netral secara elektrik, ini adalah pertama kalinya muatan antiatom diukur dengan presisi tinggi.
Di masa depan, setiap perbedaan yang dapat dideteksi antara materi dan antimateri dapat membantu memecahkan salah satu misteri terbesar dalam fisika modern, membuka jendela ke ranah baru ilmu pengetahuan.
Makalah ini telah diterbitkan di Nature Communications.
