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. Baca lebih lanjut

Tim Jepang Klaim Menemukan Unsur 113 yang Sukar ‘Ditangkap’

Klaim ini masih perlu diverifikasi oleh pihak  kimiawan, tetapi tim mengatakan itu adalah bukti terkuat untuk unsur yang sangat tidak stabil.

Peneliti Jepang mengklaim telah melihat dan membuktikan adanya  unsur 113 yang super-berat dan  super-stabil yang telah lama dicari. Letak unsur ini berada di  di dekat bagian bawah tabel periodik. Hal ini belum diverifikasi oleh International Union of Pure and Applied Chemistry, yang mengatur tabel dan nama-nama dari elemen. Tetapi jika IUPAC menyetujuinya,  peneliti ini bisa menjadi tim pertama dari Asia yang memberikan nama untuk salah satu atom fundamental alam. Baca lebih lanjut

Pertama Kali Teramati, Elektron Terbagi Menjadi Kuasi Partikel yang Lebih Kecil

Ilustrasi  pemisahan elektron menjadi dua partikel baru: spinon membawa spin elektron dan orbiton membawa momentum orbitnya. (Graphics: David Hilf, Hamburg)

Kita umumnya berpikir tentang elektron sebagai blok bangunan fundamental dari atom, partikel subatomik dasar tanpa komponen yang lebih kecil lagi. Namun  kita salah berpikir seperti itu. Untuk pertama kalinya, para peneliti telah mencatat ditemukan adanya pemisahan elektron menjadi dua kuasi-partikel yang berbeda.

Dengan menggunakan sampel dari senyawa tembaga oksida compound Sr2CuO3, para peneliti mengangkat beberapa elektron milik atom tembaga keluar dari orbitnya dan ditempatkan ke dalam orbit yang lebih tinggi dengan memanipulasi mereka dengan sinar-X.  Setelah menempatkan mereka dalam orbit  yang  lebih tinggi – dan  dengan kecepatan yang lebih tinggi -, elektron terbagi menjadi dua bagian, satu disebut spinon yang melakukan spin elektron, dan yang lain disebut obitron yang membawa momentum orbital elektron. Baca lebih lanjut

Bentuk Elektron Ternyata Mendekati Bola Sempurna

Mengukur Elektron, mahasiswa Pasca Sarjana Joe Smallman  menyesuaikan laser yang digunakan oleh para peneliti di Imperial College London untuk mengukur bentuk elektron. -Jony Hudson-

Elektron yang sangat kecil telah diteliti  secara fisiknya dengan cermat, dan para ilmuwan melaporkan bahwa hampir mendekati bola sempurna. Para peneliti di Imperial College London telah menetapkan elektron hanya 0,000000000000000000000000001 sentimeter menyimpang dari yang bulat sempurna. Dengan kata lain, jika seandainya elektron  diperbesar dengan ukuran tata surya, akan menyimpang dari kebulatan sempurna yang besarnya setara dengan rambut manusia.

Ada 26 nol setelah koma. Baca lebih lanjut

Untuk Pertama Kalinya, Ilmuwan Melihat Pergerakan Elektron dalam Waktu yang Nyata

Pergerakan elektron dalam keadaan ionisasi tunggal kripton , osilasi kuantum di kulit valensi mengitari sedikit lebih dari enam femtosekon (1femtosekon= 10-15 detik). Pulsa Attosecond  laser ( 1 attosecond=10−18detik) menggali rincian dan merasakan perubahan derajat koherensi antara dua keadaan kuantum. Berkeley Lab

Untuk pertama kalinya, Baca lebih lanjut

Gambar Pertama yang Pernah Ada: ATOM YANG BERGERAK DALAM SEBUAH MOLEKUL

Peneliti dari Ohio State University untuk  pertama kalinya telah menangkap gambar atom  yang bergerak dalam molekul dengan menggunakan teknik baru yang mengubah elektron dari salah satu molekul itu sendiri menjadi semacam lampu flash. Teknik ini telah menghasilkan cara baru untuk pencitraan molekul, tapi suatu hari nanti bisa membantu para ilmuwan untuk secara intim mengontrol reaksi kimia pada skala atom.

Gambar Pertama yang Pernah Ada: Atom yang bergerak dalam sebuah molekul

Image courtesy of Cosmin Blaga, Ohio State University

Gambar ditangkap dengan menggunakan laser ultrafast, yang ditembakkan 50 femtosecond (femtosecond adalah 10-15 detik) pulsa di molekul untuk menyingkirkan elektron tunggal di luar shell molekul luar.  Baca lebih lanjut

Percobaan Icarus Mengukur Kecepatan Neutrino: Bahkan Neutrino Tidak lebih cepat dari Cahaya

ScienceDaily (Mar 16, 2012) – Percobaan ICARUS di Gran Sasso Italia laboratorium telah melaporkan pengukuran baru, waktu penerbangan neutrino dari CERN ke Gran Sasso. Pengukuran ICARUS, menggunakan pulsa sinar pendek tahun lalu dari CERN, menunjukkan bahwa neutrino tidak melebihi kecepatan cahaya dalam perjalanan mereka antara dua laboratorium. Ini bertentangan dan pada awalnya dilaporkan oleh OPERA September lalu. Lihat https://justmyth.wordpress.com/2011/11/05/neutrino-dapat-bergerak-lebih-cepat-daripada-cahaya/

Icarus experiment. (Credit: Copyright INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare))

“Bukti mulai menunjuk ke arah Baca lebih lanjut