Mengenal Higgs Boson, si "Partikel Tuhan"

Pengumuman penemuan partikel yang konsisten dengan Higgs Boson atau sering disebut-sebut sebagai partikel Tuhan pada Rabu (4/7/2012) disambut kegembiraan banyak pihak. 

Para ilmuwan, tak terkecuali Stephen Hawking, memberi ucapan selamat kepada Peter Higgs, ilmuwan Inggris yang merumuskan keberadaan Higgs Boson. Sementara itu, media internasional memberitakan penemuan ini besar-besaran, mengulasnya dari berbagai sisi.

Tapi di antara keramaian ucapan selamat dan pemberitaan, tersisa banyak orang yang belum mengetahui apa sebenarnya Partikel Tuhan. Pemberitaan Partikel Tuhan malah membuat dahi mengernyit.

Partikel yang ditemukan memiliki massa sekitar 125 gigaelectrovolts (GeV), sesuai massa Higgs Boson yang diprediksi oleh fisikawan. Partikel tersebut juga memiliki perilaku yang mirip dengan Higgs Boson seperti yang diteorikan para ilmuwan.

Situs jurnal Nature melaporkan, hasil riset menunjukkan bahwa kesalahan kalau partikel yang ditemukan itu bukan Higgs Boson hanya 1 dibanding jutaan.

Penelitian masih akan dilakukan oleh dua eksperimen CERN lewat eksperimen Compact Muon Solenoid (CMS) dan A Toroidal LHC Apparatus (ATLAS). Riset lebih lanjut akan menganalisis karakteristik partikel yang ditemukan untuk bisa menyatakan apakah memang merupakan Higgs Boson.

Peneliti fisika partikel Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Laksana Tri Handoko, mengungkapkan bahwa jika partikel yang ditemukan memang Higgs Boson, maka akan menyempurnakan model standar fisika partikel.

"Penemuan Higgs Boson akan melengkapi model standar dalam fisika partikel. Ilmuwan memprediksi ada 16 partikel elementer. Semua sudah ditemukan, tinggal satu yang belum, yaitu Higgs Boson ini," ungkap Laksana saat dihubungi Kompas.com, Rabu (4/7/2012).

Model Standar adalah teori yang menggambarkan partikel penyusun suatu materi dan interaksi antara energi dan materi. Fisika partikel sejauh ini mendeskripsikan adanya dua golongan partikel elementer, yaitu fermion dan boson. Fermion memiliki spin pecahan, sementara boson memiliki spin bilangan bulat.

Partikel penyusun materi dan interaksinya sesuai yang dideskripsikan dalam Model Standar.

Fermion terdiri dari Quarks dan Lepton. Masing-masing beranggotakan 6 partikel elementer dengan nama aneh, seperti elektron neutrino, muon neutrino, dan sebagainya. Sementara itu, boson terdiri dari 4 partikel elementer, antara lain foton dan gluon. Boson terdiri dari gaya elektromagnetisme, gaya inti kuat, dan gaya inti lemah.

Higgs Boson merupakan penentu untuk menerangkan mengapa suatu partikel memiliki massa. Jika Higgs Boson ditemukan, maka misteri tersebut akan terurai.

Pada masa awal alam semesta setelah Big Bang, terbentuk medan Higgs dan Higgs Boson. Interaksi dengan medan Higgs tersebutlah yang membuat partikel bisa memiliki massa. Proses ini menentukan bagaimana planet, bintang, galaksi, dan sebagainya terbentuk.

Tanpa adanya medan Higgs dan Higgs Boson, atom yang tersusun atas partikel-partikel tak mungkin terbentuk. Demikian juga ikatan kimia dan obyek-obyek semesta.

Suharyo Sumowidagdo, ilmuwan Indonesia yang turut serta dalam perburuan Partikel Tuhan di Large Hadron Collider (LHC) Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir (CERN) mengurai beberapa hal mendasar tentang penemuan Partikel Tuhan tersebut.

Berikut uraian Suharyo yang dikirimkan lewat email kepada Kompas.com, Kamis (5/7/2012) kemarin.


CERN menyatakan bahwa partikel yang ditemukan adalah boson, tetapi belum tentu Higgs boson.

Sebenarnya, apa itu Higgs boson dan apa pula boson?

Boson adalah nama untuk partikel-partikel yang cenderung menggerombol dengan partikel-partikel sejenisnya sendiri. Higgs boson adalah boson yang juga berinteraksi dengan partikel-partikel lain penyusun materi dan menyebabkan partikel-partikel lain penyusun materi tersebut memiliki massa (alias berat).

Penemuan Higgs boson dikatakan mampu menutup lubang dalam Model Standar Fisika Partikel. Sebenarnya, apa itu Model Standar Fisika Partikel? Apa yang dinyatakan dalam model tersebut?

Model Standar Fisika Partikel merupakan sebuah kerangka kerja teoretik yang mendeskripsikan partikel elementer di alam semesta. 

Partikel-partikel ini adalah partikel-partikel penyusun materi, partikel-partikel perantara interaksi antar partikel materi, dan Higgs Boson.

Kecuali Higgs Boson, semua partikel dalam Model Standard sudah ditemukan. Lubang di sini adalah: hasil-hasil penelitian dan pengukuran eksperimen semuanya sesuai dengan prediksi teoretik Model Standard, sehingga secara tidak langsung mengindikasikan adanya Higgs Boson.

Catatan : Model Standar menyatakan bahwa partikel penyusun materi terbagi menjadi dua tipe, yaitu quarks dan lepton. Setiap tipe memiliki 6 jenis partikel. Sementara itu, partikel perantara interaksi antar materi (force and carrier) disebut boson. Masing-masing boson membawa gaya sendiri, gluon membawa gaya kuat, foton membawa gaya elektromagnet W dan Z boson membawa gaya lemah dan graviton membawa gaya gravitasi. Higgs boson menentukan massa.  

Apa kaitan Model Standar fisika Partikel, Higgs boson dan pembentukan alam semesta?

Higgs Boson merupakan partikel yang memberikan massa kepada materi. Sementara dalam pembentukan alam semesta (proses kosmologi), gaya gravitasi merupakan gaya yang berperan paling penting dalam skala kosmik. Namun gravitasi terjadi karena partikel memiliki massa. 

Catatan : Jika massa tidak ada, maka atom takkan terbentuk. Selanjutnya, unit yang leboh besar seperti molekul, planet, galaksi. bintang dan semesta juga takkan terbentuk.

Secara sederhana, bagaimana sebenarnya proses pencarian Higgs boson oleh CERN?

Akselerator LHC di CERN menumbukkan proton dan proton pada energi dan intensitas tinggi. Dalam setiap tumbukan, terjadi proses penciptaan partikel-partikel. Kebanyakan partikel-partikel yang tercipta adalah partikel-partikel yang sudah sering/sudah ditemukan. Namun dalam setiap sekian juta/milyar tumbukan, terciptalah Higgs boson.Sekarang fisikawan harus menyaring Higgs boson yang tercipta setiap beberapa sekian juta/milyar tumbukan itu dari produk-produk lain.

Apakah dengan penemuan kemarin maka misi CERN mencari Higgs Boson sudah selesai?

Belum selesai! It is only the beginning. Belum jelas apakah ini adalah Higgs Boson sebagaimana diprediksi dari Model Standard atau dari teori fisika baru di luar Model Standard.

Apakah dengan penemuan Higgs boson maka pembentukan semesta bisa dijelaskan dengan gamblang? Atau tetap masih menyisakan misteri?

Sebagian misteri akan terkuak, namun masih ada misteri tersisa. Proses inflasi dalam kosmologi hingga saat ini masih misterius dan belum diketahui pasti detailnya, sebagai contoh.

Apa saja dampak penemuan Higgs boson?

Ini memberikan pengetahuan baru yang fundamental tentang alam semesta di mana kita hidup.  Begitu fundamentalnya sehingga pengetahuan ini akan mengubah pengetahuan fisika untuk seterusnya setelah ini.

Penulis : Yunanto Wiji Utomo  Editor :Tri Wahono

http://sains.kompas.com/, Jumat, 6 Juli 2012, 16:48 WIB