Partikel Higgs dan Humor Gamov

Partikel Higgs dan Humor Gamov

Dalam tulisannya yang bagus, ”Perburuan Asal Alam Semesta”, di Kompas (9/7), fisikawan LT Handoko mengatakan, ”sering ... popularitas mengalahkan realitas sejarah sehingga ... hanya nama Higgs yang dipakai, (dan boson itu) tidak dinamai ’partikel Higgs–Englert–Brout’.”

Padahal, yang mengembangkan hipotesis tentang munculnya partikel itu sebagai akibat kerusakan simetri secara spontan bukan hanya Peter Higgs, melainkan juga Francois Englert dan Robert Brout (1964). Mekanisme serupa diusulkan Gerald Guralnik, Richard Hagen, dan Tom Kibble.

Boson itu dijuluki ”partikel Tuhan” sebab ia merupakan awal terciptanya semua partikel masif, bermassa tak nol, di jagat raya. Higgs merasa tak nyaman dengan julukan ilahi ini. Ia memerlukan waktu lama sebelum mulai terbiasa dengan sebutan itu.

Higgs memang rendah hati. Lagi pula, tentulah ia tahu bahwa gagasan tentang perusakan simetri itu, seperti dikatakan LT Handoko, telah dikemukakan Yuichiro Nambu pada awal 1960-an. Nambu bersama Han di Universitas Chicago merintis kromodinamika dengan memperkenalkan tiga warna yang memberi ciri tambahan kepada quark.

Masih Gelap

Munculnya massa itu bukan sulapan. Itu bukan penciptaan dari ketiadaan, creatio ex nihilo, tetapi dari energi yang terkandung dalam medan sesuai dengan E>mc2 Albert Einstein. Selain ini, kalaupun partikel yang ditemukan dua tim peneliti, ATLAS dan CMS, di Pusat Penelitian Riset Nuklir Eropa (CERN), Geneva, dalam benturan hebat di dalam pemercepat yang disebut Pembentur Hadron Besar (LHC) ini ternyata memang partikel Higgs, massa yang mekanisme pembentukannya terungkap baru 4 persen dari seluruh massa (di) jagat raya.

Keberadaan yang 96 persen diyakini dari efeknya yang tampak pada meningkatnya laju pemuaian jagat raya dan pada agihan benda langit. Karena yang teramati hanya efeknya, sedangkan ”dia” sendiri tak kelihatan dan asal muasal serta hakikatnya masih gelap, muncullah julukan energi gelap dan materi gelap. Inilah yang masih diteliti terus, baik dengan alam raya sebagai laboratorium maupun dengan pemercepat besar seperti LHC di CERN, Geneva, dan Tevatron di Fermilab, Batavia, Illinois, sebagai sarananya.

Teori terciptanya partikel bermassa tak nol itu sudah ada jauh sebelum teori Guralnik–Hagen– Kibble dan Higgs–Englert–Brout dipublikasikan tahun 1964. Pada 1939, Hans Bethe mengemukakan teori fusi dalam lingkungan yang teramat sangat panas di bagian dalam bintang. Proton berfusi menjadi deutron, lalu helium-3, kemudian muncul inti helium (atau partikel alfa).

Bethe juga mengemukakan mekanisme fusi proton lain yang disebut daur karbon sebab dalam daur ini karbon berperan sebagai katalis. Pada 1948, George Gamov dan Ralph Alpher memublikasikan teori tentang pembentukan unsur-unsur. Gamov dengan persetujuan Alpher menyisipkan nama Bethe sebagai pengarang. Padahal, pengarang makalah itu hanya dia dan Alpher. Itu dilakukannya mungkin untuk menghormati Bethe.

Jelas tak ada maksud Gamov mendongkrak namanya dengan menggandeng nama besar Bethe sebab dia sudah diakui komunitas ilmuwan sebagai fisikawan cemerlang. Memperoleh restu Stalin ”magang” pada Ernest Rutherford di Laboratorium Cavendish, Inggris, setelah kembali ke Rusia, ia yang minggat dan membelot ke Barat ini memang jenakawan. Dengan sisipan nama Bethe, pengarang makalah itu: Alpher, Bethe, dan Gamov, rangkaian tiga abjad pertama Yunani: alfa, beta, gamma.

Teori fusi Bethe dipublikasikan dengan judul ”Produksi Energi di Bintang”, sedangkan teori ”Alfa-Beta-Gamma” dituangkan Alpher dan Gamov dalam makalah ”Asal-usul Unsur-unsur Kimia”. Menurut teori ”Alfa-Beta-Gamma”, helium, litium, dan unsur yang lebih besar lain terbentuk ketika jagat raya masih berupa ”bintik” energi yang teramat-sangat dahsyat dan luar biasa padat sesaat setelah Dentuman Besar, Big Bang.

Istilah Big Bang diciptakan Fred Hoyle. Oleh Hoyle, nama itu untuk jagat raya terdini yang ultrapanas tersebut dimaksudkan sebagai ejekan. Karena disebarkan pers, istilah itu dipakai orang sampai kini. Hoyle mengecam teori Alpher dan Gamov. Yang tercipta beberapa saat setelah Dentuman Besar hanya proton, deuteron, helium-3, dan helium. Unsur selanjutnya tercipta setelah lahir bintang-bintang. Mekanismenya seperti yang dijelaskan Bethe: fusi termonuklir di pusat bintang.

Setelah proses pembentukan unsur di saat-saat pertama pasca- Dentuman Besar sampai ke nomor massa 4 (helium), jagat raya ultradini sudah memuai cukup ”besar” sehingga suhunya sudah tak lagi cukup tinggi memungkinkan fusi proton-proton. Gamov galau dan jengkel karena ada dua mekanisme pembentukan unsur yang berbeda. Namun, dasar jenakawan, kejengkelannya disalurkannya menjadi sajak ”parodi Alkitabiah” berjudul ”Kejadian Baru” (New Genesis). Sajak itu di baris pertamanya dimulai dengan ”Pada mulanya Tuhan menciptakan energi dan yelm....”

Yelm ialah materi primordial. Selanjutnya dalam sajak itu dibayangkan bahwa Tuhan menciptakan unsur-unsur cukup hanya dengan menyabdakan nomor massanya. Nomor massa ialah jumlah nukleon, yang bisa berupa proton bermuatan positif atau neutron yang netral. Celakanya, Tuhan ”lupa” akan nomor massa lima sehingga nyaris menggagalkan berlanjutnya proses penciptaan-Nya. Daripada mulai lagi dari awal, Dia mereka-cipta pemecahan alternatif. ”Dan Tuhan pun bersabda: ’Jadilah Hoyle’, lalu Hoyle diperintah-Nya menciptakan unsur-unsur berat seenaknya sendiri.”

Waktu itu Gamov, pembelot dari Rusia tersebut, dosen dan peneliti di Universitas George Washington. Dalam bahasa Inggris, Hoyle dilafalkan seperti hole, lubang, bolong. Ya, bolong setelah hitungan ”jadilah” keempat yang dititahkan Tuhan untuk membuat unsur dengan nomor massa lebih besar dari empat.

Lelucon

Kisah di atas sekadar humor fisika seputar asal usul materi di jagat raya. Jangan diterima serius, apalagi dianggap menyebarkan isu SARA! Partikel yang dijuluki ”partikel Tuhan” dan didaku ditemukan di LHC-CERN pada 4 Juli lalu juga disebut boson Higgs. Ini bukan kemauan Higgs. Namun, nama itu bisa juga dianggap lelucon. Soalnya, penggagas kelahiran massa sebagai akibat kerusakan simetri spontan bukan cuma Higgs.

”Lelucon” serupa terjadi ketika Edwin Powell Hubble (astronom Inggris) dinobatkan sebagai ”penemu” pemuaian jagat raya (1929). Padahal, 15 tahun sebelumnya pemuaian jagat raya itu dikemukakan Vesto Melvin Slipher di kongres Sosietas Astronomi Amerika. Semua peserta kongres itu serentak berdiri sambil bertepuk tangan menyambut pengumuman Slipher yang didasarkannya pada efek Doppler itu. Celetuk Stephen Hawking kemudian: ”Hubble mendengar (gemuruh standing ovation itu).”

Celetukan Hawking yang mencemoohkan ilmuwan sesama-bangsanya ini entah tepat entah tidak sebab menjelang merampungkan Relativitas Umum (1916), Einstein merasa kekurangan data eksperimen menambahkan suku yang mengandung tetapan kosmologis pada persamaan medan gravitasinya atau tidak. Mungkin Einstein tidak mengetahui temuan Slipher?

L Wilardjo

Fisikawan

KOMPAS, 03 Agustus 2012

Selengkapnya.. »»  

Sumpah Serapah Partikel Tuhan

Sumpah Serapah Partikel Tuhan

BEBERAPA hari terakhir ini, media massa ''heboh'' dengan penemuan ''partikel Tuhan'' alias God particle oleh para ilmuwan CERN. Ada dua kehebohan yang terjadi. Pertama, ''kehebohan'' di kalangan ilmuwan fisika yang relatif wajar karena penemuan ini memang sudah lama mereka tunggu-tunggu. Kedua, ''kehebohan'' di kalangan awam yang sudah melampaui batas kewajaran karena mengira partikel Tuhan ini berkaitan dengan zat ketuhanan. Karena itu, sampai muncul berbagai macam ''sumpah serapah'' yang salah alamat sekaligus menggelikan.

 Sebagaimana sudah disinggung banyak media, istilah God particle tersebut sebenarnya memang berasal dari ''sumpah serapah'' seorang ilmuwan bernama Leon Lederman (pemenang Nobel Fisika 1988) yang merupakan mantan direktur Fermi Lab. ''Sumpah serapah'' itu ditujukan kepada partikel yang sulit ditemukan yang kini dikenal sebagai Higgs boson. Dia ''menyumpah-serapahi'' dengan istilah Goddamned particle alias ''Partikel terkutuk'' dalam naskah tulisannya yang kemudian diterbitkan sebagai buku itu. Naskah yang semula berjudul: Goddamned Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? lantas diedit penerbit karena dianggap agak vulgar dalam beristilah menjadi God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?.

 Jadi, istilah itu sejak awal memang tidak terkait dengan cerita ketuhanan. Karena itu, menjadi lucu dan menggelikan ketika banyak yang ''menyumpah-serapahi'' sebagai ketersesatan dalam memahami zat Tuhan.

 Agar pemahaman tentang God particle yang di kalangan ilmuwan fisika partikel disebut Higgs boson tersebut menjadi proporsional, saya kira ada baiknya kita tahu serbasedikit materi penyusun alam semesta. Jika alam semesta ini diibaratkan sebuah bangunan gedung, kita bisa menyebut bahan-bahan dasar penyusunnya adalah batu bata, pasir, dan adukan semen-air-kapur.

 Nah, alam semesta ini juga dibangun dari tiga jenis bahan dasar semacam itu. ''Batu bata''-nya adalah quark. ''Pasir''-nya adalah lepton. ''Adukan semen''-nya adalah boson. Quark adalah partikel-partikel yang berjumlah enam macam: u, c, t, d, s, b. Dari bahan dasar quark itulah proton terbentuk, juga neutron. Artinya, jika proton atau neutron dibelah-belah lagi, ia akan menjadi quark tersebut. Sementara itu, quark dipercaya tidak bisa dibelah lagi karena ia didefinisikan sebagai ''pilinan energi''.

 Selain quark sebagai ''batu bata'' pembentuk inti atom, dikenal pula lepton sebagai ''pasir''-nya. Lepton itu tidak berada di dalam inti atom, melainkan di luarnya. Atau, bergerak secara bebas. Contoh lepton adalah elektron yang bergerak berputar-putar di sekitar inti atom. Selain elektron, ada yang disebut muon, tauon, dan neutrino. Total ada enam partikel lepton. Sama dengan quark yang juga ada enam macam.

 Untuk mengikat quark yang berjumlah enam di dalam inti atom dengan lepton yang juga berjumlah enam di luar inti atom itu, dibutuhkan ''partikel pengikat'' yang disebut boson. Jumlahnya ada lima jenis, tetapi hanya menghasilkan empat gaya dasar: gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, gaya elektromagnetis, dan gaya gravitasi. Empat gaya itulah yang mengikat dua belas partikel tersebut sehingga bisa membentuk berbagai macam benda di alam semesta. Termasuk tubuh kita.

 Gaya nuklir lemah diwakili boson W-Z, dibutuhkan untuk mengikat beberapa jenis quark agar membentuk proton dan neutron. Gaya nuklir kuat diwakili boson gluon, dibutuhkan untuk mengikat proton dan neutron supaya membentuk inti atom. Gaya elektromagnetis diwakili boson bernama foton, untuk mengikat inti atom dengan elektron sehingga membentuk atom. Gaya gravitasi diwakili graviton, berfungsi mengikat antarbenda bermassa seperti antarplanet atau benda-benda langit lainnya.

 Jadi, empat gaya fundamental itulah yang menyatukan dan membentuk seluruh benda di alam semesta dengan segala peristiwa yang mengikutinya. Mulai partikel sub-atomik sampai benda-benda raksasa di luar angkasa. Tanpa adanya gaya-gaya dasar itu, alam semesta ini bakal buyar, menjadi bubur quark dan lepton belaka. Kondisi itu pernah terjadi beberapa menit setelah alam semesta terbentuk lewat ledakan besar: Big Bang.

 Lantas, apa kaitannya dengan God particle alias Higgs boson yang baru ditemukan itu? Boson Higgs adalah jenis boson yang memberi massa pada partikel-partikel sehingga memiliki gaya gravitasi alias gaya ikat antarbenda. Sebagian ilmuwan menyebut boson Higgs itu adalah graviton. Yakni, partikel yang memunculkan gaya gravitasi antarbenda dalam skala besar. Selama ini memang belum ditemukan partikel seperti itu. Bahkan, sekarang ini pun, meski sudah diumumkan CERN, masih banyak yang meragukan apakah partikel tersebut benar-benar goddamned-particle yang dicurigai dan diburu selama beberapa dasawarsa terakhir. Masih perlu verifikasi lanjutan, meski keyakinan kebenaran itu disebut sampai 99,9999 persen.

 Namun, penemuan-penemuan pada era mutakhir ini memang semakin membawa kita pada jejak-jejak penuh misteri menuju awal-awal masa penciptaan alam semesta. Berbagai penemuan partikel quark, lepton, dan boson itu seperti menggiring pandangan kita untuk menuju ke pusat ledakan kuno, saat alam semesta terlahir. W-Z boson sebagai partikel pembawa gaya nuklir lemah sudah terdeteksi. Demikian pula gluon sebagai partikel pembawa gaya nuklir kuat. Bahkan, foton sebagai pembawa gaya elektromagnetis sudah tidak asing, menjadi mainan sehari-hari. Kini boson Higgs alias graviton sudah berada di ambang pintu yang mulai terbuka semakin lebar.

 Jika semua partikel itu bisa dipahami secara integral dan holistis, manusia akan semakin gamblang pula memahami mekanisme alam semesta, sejak dia berusia ''bayi'' sampai saat ''meninggalnya'' kelak. Cita-cita untuk menyatukan formulasi gaya-gaya fundamental itu menjadi semakin nyata. Bahwa seluruh benda dan peristiwa di jagat raya ini ternyata diatur dan dikendalikan Satu Kekuatan TUNGGAL atau ESA belaka. Yang orang-orang beragama menyebutnya Sang Pencipta. Hmm... tanpa terasa, para ilmuwan itu ternyata sedang bekerja untuk membuktikan keberadaan Allah azza wajalla!

 ''Dan sungguh jika kamu tanyakan kepada mereka: Siapakah yang menciptakan langit dan bumi?, niscaya mereka akan menjawab: Semuanya diciptakan oleh Yang Mahaperkasa lagi Maha Berilmu.'' [QS Az Zukhruf (43): 9]

Agus Mustofa

Alumnus Teknik Nuklir UGM,

Penulis puluhan Buku Serial Diskusi Tasawuf Modern

JAWA POS, 12 Juli 2012

Selengkapnya.. »»