Terobosan Sains Tahun Ini: Penemuan Higgs Boson

Pengamatan partikel sub-atom yang sulit dipahami dikenal sebagai Higgs boson, telah digembar-gemborkan oleh jurnal Science sebagai penemuan ilmiah yang paling penting pada tahun 2012. Partikel ini pertama kali dihipotesiskan lebih dari 40 tahun yang lalu, memegang kunci untuk penjelasan bagaimana partikel elementer lainnya, seperti elektron dan quark memiliki massa.

Selain mengenali deteksi partikel ini sebagai terobosan  Tahun 2012, Science dan penerbit internasional nirlaba, AAAS, telah mengidentifikasi sembilan prestasi ilmiah lainnya dari terobosan tahun lalu dan mengkompilaskan mereka dalam daftar 10 besar.

Peneliti mengungkapkan bukti Higgs boson pada tanggal 4 Juli, tepat  pada  bagian terakhir yang hilang dari teka-teki . Fisikawan menyebutnya   ‘model standar fisika partikel’.  Teori ini menjelaskan bagaimana partikel berinteraksi melalui gaya elektromagnetik, gaya nuklir lemah dan gaya nuklir yang kuat untuk membuat materi di alam semesta.  Namun, hingga tahun ini, para peneliti tidak bisa menjelaskan bagaimana partikel elementer yang terlibat  memiliki massa.

“Hanya  menempatkan massa pada partikel, membuat teori  rumit secara matematis,” jelas koresponden berita Sains,  Adrian Cho, yang menulis tentang penemuan untuk journal’s Breakthrough of the Year feature. “Jadi, entah bagaimana massa harus muncul dari interaksi sebaliknya partikel tak bermassa itu sendiri. Dari sana lah Higgs timbul”

Seperti yang Cho jelaskan, fisikawan berasumsi bahwa ruang yang diisi oleh “medan Higgs” mirip seperti medan listrik. Partikel berinteraksi dengan medan Higgs untuk memperoleh energi dan massa juga. Hal ini berkat kesetaraan massa-energi Einstein yang terkenal. “Sama seperti medan listrik yang terdiri dari partikel yang disebut foton, medan Higgs terdiri dari Higgs boson yang ditenun dalam vakum,” jelasnya. “Kini fisikawan telah mengecam mereka keluar dari vakum dan ke dalam keberadaan singkat.”

Tetapi, pandangan mengenai Higgs boson ini tidak datang dengan mudah – atau murah. Ribuan peneliti yang bekerja dengan -5,5-miliar dolar – atom smasher  di laboratorium fisika partikel dekat Jenewa, Swiss, yang disebut CERN, menggunakan dua detektor partikel raksasa, yang dikenal sebagai ATLAS dan CMS, untuk menemukan boson yang  lama dicari.

Detektor Partikel CMS

Detektor Partikel CMS

CMS_Slice-1024x697

ATLAS_particle_detector

Detektor Partikel ATLAS

Ilustrasi detektor partikel dalam subsistem  ATLAS detektor. (Courtesy CERN)Illustration of particle detection in the subsystems of the ATLAS detector.

Ilustrasi detektor partikel dalam subsistem ATLAS detektor. (Courtesy CERN)

Tidak jelas kemana arah penemuan ini dalam bidang fisika partikel di masa depan, tapi dampaknya terhadap komunitas fisika tahun ini tak dapat disangkal, itulah sebabnya mengapa Sains menyebut deteksi Higgs boson sebagai terobosan  tahun 2012. Edisi khusus 21 Desember jurnal mencakup tiga artikel yang ditulis oleh para peneliti di CERN, yang membantu untuk menjelaskan bagaimana terobosan ini dicapai.

Sembilan daftar prestasi perintis ilmiah 2012 lainnya sebagai berikut.

Genome Denisovan

Sebuah replika dari tulang jari kelingking  yang digunakan untuk urutan genom dari seorang gadis Denisovan ditempatkan pada tangan manusia zaman modern. Peneliti mengekstraksi genom dengan menggunakan teknik yang mengubah untai tunggal DNA menjadi untai ganda, meningkatkan jumlah bahan sampel. Tulang yang mereka gunakan adalah antara 74.000 dan 82.000 tahun. (Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi / Sains)

Sebuah replika dari tulang jari kelingking yang digunakan untuk urutan genom dari seorang gadis Denisovan ditempatkan pada tangan manusia zaman modern. Peneliti mengekstraksi genom dengan menggunakan teknik yang mengubah untai tunggal DNA menjadi untai ganda, meningkatkan jumlah bahan sampel. Tulang yang mereka gunakan adalah antara 74.000 dan 82.000 tahun. (Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi / Sains)

Sebuah teknik baru yang mengikat molekul khusus untuk untai tunggal DNA mempermudah peneliti untuk mengurutkan Denisovan genom secara lengkap hanya dari sebuah fragmen tulang jari kelingking kuno. Urutan genom telah memungkinkan peneliti untuk membandingkan Denisovans – manusia kuno yang erat kaitannya dengan Neandertal – dengan manusia modern. Hal ini juga mengungkapkan bahwa tulang jari milik seorang gadis dengan mata cokelat, rambut cokelat dan kulit coklat yang meninggal di Siberia antara 74.000 dan 82.000 tahun yang lalu.

Membuat Telur Dari Stem Cells(Sel Induk)

Bayi  tikus yang lahir menggunakan telur berasal dari sel induk. Para ilmuwan melaporkan ... (Katsuhiko Hayashi)

Bayi tikus yang lahir menggunakan telur berasal dari sel induk. Para ilmuwan melaporkan … (Katsuhiko Hayashi)

Peneliti Jepang menunjukkan bahwa sel-sel induk embrionik dari tikus bisa dibujuk untuk menjadi sel telur yang layak. Mereka mengambil kasus ketika sel-sel dibuahi oleh sperma di laboratorium, berkembang menjadi bayi tikus hidup yang lahir dari ibu pengganti. Metode ini membutuhkan tikus betina untuk menjadi ‘tuan rumah’ -untuk perkembangan telur- di dalam tubuh mereka selama beberapa waktu, sehingga mendekati dari tujuan utama para ilmuwan: menurunkan sel telur seluruhnya di laboratorium. Tapi, perlu untuk  menyediakan alat yang ampuh untuk mempelajari gen dan faktor-faktor lain yang mempengaruhi kesuburan dan pengembangan sel telur.

Sistem Landas Curiousity

Sistem Landas Curiosity

Meskipun tidak dapat menguji seluruh sistem pendaratan penjelajahan  mereka dalam kondisi Mars , mission engineers  di Laboratorium Jet Propulsion NASA di Pasadena, California, aman dan tepat  untuk menempatkan penjelajahan Curiosity ini di permukaan Mars. Kendaraan entri rover -3.3 ton terlalu besar untuk pendaratan tradisional, sehingga tim mengambil inspirasi dari derek  dan helikopter untuk membuat “wahana angkasa luar ” sistem pendaratan yang unik ini menjuntai, roda dikerahkan pada ujung  tiga kabel. Pendaratan sempurna kembali meyakinkan perencana bahwa suatu hari nanti NASA dapat mendaratkan  misi kedua yang dekat dengan penjelajahan sebelumnya untuk mengambil sampel penjelajahan untuk dikumpulkan dan mengembalikan mereka ke bumi.

Laser Sinar X Menyediakan Struktur Protein

"Gambar

Peneliti menggunakan laser sinar X  yang bersinar satu miliar kali lebih terang dari sumber sinkrotron tradisional, untuk menentukan struktur enzim yang dibutuhkan oleh parasit Trypanosoma brucei, penyebab penyakit tidur Afrika. Kemajuan ini menunjukkan potensi laser sinar X untuk menguraikan protein yang tidak dapat dilakukan oleh  sumber sinar X

Ketepatan Rekayasa Genom

rekayasan gen

Penyempurnaan dan penghapusan DNA pada organisme yang lebih tinggi secara umum proposisi sukses-atau-gagal. Namun, pada tahun 2012, alat yang dikenal sebagai TALENs, yang merupakan singkatan dari “Transcription Activator-Like Effector Nucleases,”  (Transkripsi Aktivator Seperti Efektor Nucleases)  memberikan peneliti kemampuan untuk mengubah atau menonaktifkan gen-gen tertentu dalam ikan zebra, kodok, ternak dan hewan lainnya – bahkan sel-sel dari pasien dengan penyakit- . Teknologi ini, bersama dengan yang lain muncul, dan ini terbukti sama efektifnya dengan (dan lebih murah daripada) penyusunan gen-teknik penargetan, dan itu memungkinkan peneliti untuk menentukan peran spesifik untuk gen dan mutasi pada individu, baik sehat maupun sakit.

Fermion Majorana

Para peneliti berpikir bahwa mereka telah menciptakan fermion majorana, yang memiliki antipartikel identik tapi yang tidak memusnahkan satu sama lain, di ujung perangkat nanowire. (Gambar: Guenever)

Para peneliti berpikir bahwa mereka telah menciptakan fermion majorana, yang memiliki antipartikel identik tapi yang tidak saling  memusnahkan satu sama lain, di ujung perangkat nanowire. (Gambar: Guenever)

Keberadaan fermion Majorana, partikel yang (di antara sifat-sifat lainnya) bertindak sebagai antimateri mereka sendiri dan memusnahkan sendiri, telah diperdebatkan selama lebih dari tujuh dekade. Tahun ini, tim fisikawan dan kimiawan Belanda memberikan bukti kuat pertama bahwa materi eksotis seperti itu ada, dalam bentuk quasi-partikel: kelompok interaksi elektron yang berperilaku seperti partikel tunggal. Penemuan ini telah mendorong upaya untuk menggabungkan fermion Majorana dalam komputasi kuantum, sebagai ilmuwan berpikir “qubit” yang terbuat dari partikel-partikel misterius bisa lebih efisien dalam penyimpanan dan pengolahan data dari bit saat ini digunakan dalam komputer digital.

Proyek ENCODE

encode_screenshot

Sebuah studi selama satu dekade yang dilaporkan tahun ini di lebih dari 30 makalah mengungkapkan bahwa genom manusia lebih “fungsional” dari yang peneliti percaya. Meskipun hanya dua persen dari kode genom untuk protein yang sebenarnya, Encyclopedia of Elements DNA, atau encode, proyek menunjukkan bahwa sekitar 80 persen dari genom aktif, membantu untuk mengubah gen atau menonaktifkan, sebagai contoh. Rincian baru ini harus membantu para peneliti untuk memahami cara-cara di mana gen dikendalikan dan untuk menjelaskan beberapa faktor risiko genetik untuk penyakit.

BrainMachine Interface

brain-machine-interface

Tim yang sama sebelumnya menunjukkan bagaimana rekaman saraf dari otak dapat digunakan untuk memindahkan kursor di layar komputer. Bahwa pasien manusia yang lumpuh bisa menggergerakkan  lengan mekanis dengan pikiran mereka dan melakukan gerakan-gerakan yang kompleks dalam tiga dimensi. Teknologi ini masih eksperimental – dan luar biasa mahal – tetapi para ilmuwan berharap bahwa algoritma yang lebih maju bisa meningkatkan saraf prosthetics ini untuk membantu pasien lumpuh akibat stroke, cedera tulang belakang, dan kondisi lainnya.

Neutrino Mixing Angle

 Rerpresentasi grafik Neutrino Mixing Angle. Yaitu, θ12 = 32.5°, θ23 = 25°, dan, θ13 = 5°.

Rerpresentasi grafik Neutrino Mixing Angle. Yaitu, θ12 = 32.5°, θ23 = 25°, dan, θ13 = 5°.

Ratusan peneliti yang bekerja pada Percobaan ‘Daya Bay Reaktor Neutrino’ di Cina melaporkan parameter terakhir tak dikenal  dari sebuah model yang menggambarkan bagaimana partikel yang sulit ditangkap, yaitu neutrino, morph dari satu jenis atau “rasa” yang lain saat mereka melakukan perjalanan mendekati kecepatan cahaya. Hasil menunjukkan bahwa neutrino dan anti-neutrino mungkin bisa berubah ‘rasa’ sehingga menjadi  berbeda dan menunjukkan bahwa fisika neutrino suatu hari nanti dapat membantu peneliti untuk menjelaskan mengapa alam semesta mengandung begitu banyak materi dan begitu sedikit antimateri. Jika fisikawan tidak dapat mengidentifikasi partikel baru di luar Higgs boson, fisika neutrino bisa mewakili masa depan fisika partikel.

Sumber: ScienceDaily

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s