"Lebih baik untuk mengatakan bahwa vakum, atau ketiadaan, adalah kombinasi dari materi dan antimateri - partikel dan antipartikel."
Di bawah kondisi yang tepat – yang melibatkan sinar laser berintensitas ultra-tinggi dan akselerator partikel sepanjang dua mil – bisa dimungkinkan untuk menciptakan sesuatu dari ketiadaan, demikian menurut peneliti dari Universitas Michigan.
Para ilmuwan dan insinyur telah mengembangkan persamaan-persamaan baru yang menunjukkan bahwa sinar elektron berenergi tinggi dikombinasi dengan selarik laser intens dapat membelah suatu ketiadaan menjadi komponen materi dan antimateri dasar, dan memicu riam peristiwa yang menghasilkan sepasang partikel dan antipartikel.
“Kami sekarang bisa menghitung bagaimana, dari elektron tunggal, beberapa ratus partikel dapat dihasilkan. Kami percaya hal ini terjadi di alam dekat bintang pulsar dan neutron,” kata Igor Sokolov, seorang ilmuwan tehnik penelitian yang melakukan riset ini bersama dengan ilmuwan asosiasi penelitian, John Nees, profesor teknik listrik emeritus, Gerard Mourou, serta rekan-rekan mereka di Perancis.
Inti dari pekerjaan ini adalah gagasan bahwa vakum persisnya bukanlah ketiadaan.
“Lebih baik untuk mengatakan, berdasarkan gagasan fisikawan teori Paul Dirac, bahwa vakum, atau ketiadaan, adalah kombinasi dari materi dan antimateri – partikel dan antipartikel. Densitas mereka sangat besar, tetapi kita tidak bisa melihat salah satu dari mereka karena efek terobservasi mereka sepenuhnya membatalkan satu sama lain,” kata Sokolov.
Materi dan antimateri memusnahkan satu sama lain ketika mereka saling kontak dalam kondisi normal.
“Tetapi dalam medan elektromagnetik yang kuat, pemusnahan ini, yang biasanya berupa suatu mekanisme tenggelam, dapat menjadi sumber partikel baru,” kata Nees, “Dalam proses penghancuran ini, foton gamma muncul, yang dapat menghasilkan tambahan elektron dan positron.”
Suatu foton gamma adalah partikel cahaya berenergi tinggi. Suatu positron adalah anti-elektron, partikel cermin-gambar yang bersifat sama dengan elektron, tetapi bermuatan positif yang saling berlawanan.
Para peneliti menggambarkan pekerjaan ini sebagai sebuah terobosan teoritis, dan “lompatan kualitatif dalam teori”.
Suatu percobaan di akhir 90-an berhasil menghasilkan dari sebuah foton gamma vakum dan terkadang pasangan elektron-positron. Persamaan baru ini mengarahkan pekerjaan tersebut pada langkah lebih jauh untuk memodelkan bagaimana bidang laser yang kuat bisa mendorong terciptanya lebih banyak partikel daripada disuntikkan terlebih dulu ke dalam percobaan melalui akselerator partikel.
“Jika elektron memiliki kemampuan untuk menjadi tiga partikel dalam waktu yang sangat singkat, artinya itu bukan lagi sebuah elektron,” kata Sokolov. “Teori elektron ini didasarkan pada kenyataan bahwa itu akan menjadi sebuah elektron selamanya. Tapi dalam perhitungan kami, tiap-tiap partikel bermuatan menjadi sebuah kombinasi dari tiga partikel ditambah dengan beberapa foton.”
Para peneliti telah mengembangkan alat untuk menempatkan persamaan mereka ke dalam praktek di masa depan dalam skala yang sangat kecil dengan menggunakan laser Hercules di UM. Untuk menguji teori ini, laser jenis Hercules harus dibangun dengan akselerator partikel seperti SLAC National Accelerator Laboratory di Universitas Stanford. Infrastruktur semacam itu saat ini belum direncanakan.
Karya ini berpotensi memiliki aplikasi dalam fusi kurungan inersia, yang dapat menghasilkan energi yang lebih bersih dari reaksi fusi nuklir, kata para peneliti.
Bagi Sokolov, hal itu menarik dari perspektif filosofis.
“Pertanyaan mendasar tentang apakah vakum itu, dan apakah ketiadaan itu, melampaui ilmu pengetahuan,” katanya. “Ini secara mendalam tertanam di dasar, tidak hanya teori fisika, tetapi juga persepsi filosofis kita pada segala sesuatu – realitas, kehidupan, bahkan pertanyaan religius tentang bisakah dunia hadir dari ketiadaan.”
Makalah dari pekerjaan ini dipublikasikan dalam Physical Review Letters.
Sokolov adalah seorang ilmuwan penelitian di Space Physics Research Laboratory di Departemen Ilmu Atmosfer, Kelautan dan Antariksa. Sedangkan Nees adalah seorang ilmuwan penelitian asosiasi di Pusat Ultrafast Optical Science dan seorang profesor pembantu di Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer. Mourou adalah Professor Emeritus Teknik Elektro AD Moore Distinguished University yang saat ini berada di Institut de la Lumiere Extreme di Perancis. Juga yang turut berkontribusi adalah Natalia M. Naumova dari Appliquee Laboratoire d’Optique di Perancis.
Penelitian ini didukung sebagian oleh Departemen Energi.
Sumber : Faktailmiah.com
Sumber artikel: Theoretical breakthrough: Generating matter and antimatter from the vacuum (ANN ARBOR, Mich. – ns.umich.edu)
Kredit: University of Michigan
Informasi lebih lanjut:
Igor Sokolov, Natalia Naumova, John Nees, Gérard Mourou. Pair Creation in QED-Strong Pulsed Laser Fields Interacting with Electron Beams. Physical Review Letters, 2010; 105 (19) DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.195005
