Perjalanan Panjang Sains Menemukan dan Menciptakan Antimateri (Bagian 1)

Dalam novel Angels and Demons yang kontroversial, Dan Brown menggunakan antimateri--objek istimewa yang memiliki potensi menghancurkan yang luar biasa--sebagai elemen sentral dalam cerita. 

Protagonis fiktifnya, Dr. Robert Langdon, dilibatkan dalam sebuah misi yang berkejaran dengan waktu untuk mendapatkan kembali satu gram antimateri yang telah dicuri dari laboratorium Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN, Badan Riset Nuklir Eropa) di Swiss. 

Antimateri yang dicuri itu disembunyikan di suatu titik di areal Vatikan. Langdon harus mendapatkannya tepat waktu setelah bergulat dengan berbagai teka-teki yang dibuat oleh sang pencuri. Satu gram benda tersebut dapat membawa kehancuran total bagi pusat gereja Katolik dunia. 

Antimateri identik dengan materi penyusun dunia kita sekarang, tapi dengan muatan yang bertolak belakang. Sebagai contoh, salah satu komponen penyusun atom umum yang dikenal keberadaannya dan dapat ditemukan di sekitar kita dengan mudah antara lain adalah elektron yang bermuatan negatif. 

Pada tahun 1932, dalam pengamatannya terhadap perilaku sinar kosmik atau partikel bermuatan energi tinggi yang bergerak sangat cepat di ruang angkasa, Profesor Carl Anderson dari Institut Teknologi California menemukan bekas lintasan dari “sesuatu yang serupa dengan elektron, namun bermuatan positif”. 

Temuannya itu ia sebut positron atau elektron positif, yang memiliki kesamaan penuh dengan elektron kecuali pada muatannya. Inilah salah satu contoh antimateri. Dengan kata lain, sesuai dengan penjelasan David John Baker dan Hans Halvorson dalam “Antimatter” (The British Journal for the Philosophy of Science), antimateri adalah partikel cerminan dari materi yang umum kita temukan dengan muatan yang sebaliknya. 

Lewat skema ini, bahkan atom pun memiliki saudara antiatomnya, misalnya antiatom antihidrogen yang memiliki muatan bertolak belakang dengan atom hidrogen. Konsep yang dibawa oleh Dan Brown dalam novelnya merupakan gambaran yang cukup akurat. Antimateri memiliki potensi untuk melepaskan energi yang luar biasa ketika bersinggungan dengan materi. Reaksi ini disebut sebagai penghancuran total (annihilation). 

Satu gram antimateri dapat menghasilkan kehancuran dua puluh kali lipat dari bom atom yang dijatuhkan di Nagasaki. Namun, daya imajinasi Dan Brown belum dapat diikuti oleh perkembangan ilmu pengetahuan zaman ini. Hingga kini, hanya beberapa nanogram dari antimateri yang dapat diproduksi di dunia. Untuk mendapatkan satu gram antimateri, laboratorium-laboratorium paling maju di dunia akan membutuhkan waktu ribuan tahun. 

Riwayat pemikiran yang membawa terang pada penemuan antimateri sebenarnya berasal dari periode yang oleh ilmuwan Alfred North Whitehead sebut sebagai era ortodoks sains, yakni pada paruh kedua abad ke-19. 

Whitehead dalam karyanya, Science and the Modern World, menyebut bahwa sains pada masa itu sama sekali tidak mencoba membebaskan diri dari kekangan pendapat-pendapat konvensional, sebuah zaman pemikiran yang “paling tumpul sejak Perang Salib Pertama (1096–1099)”. 

Namun, di tengah masa ortodoks inilah muncul dua gagasan “nyeleneh” tentang potensi keberadaan antimateri. Seperti diungkap dalam Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century, karya Helge Kragh, gagasan pertama muncul dari ilmuwan Inggris, William Hicks, yang pada 1895 mengungkapkan kemungkinan adanya materi yang berperilaku melawan gravitasi, bertolak belakang dengan materi normal yang seharusnya mengikuti gravitasi. 

Tentu saja, pendapat itu kini banyak disanggah karena antimateri tampaknya tetap mengikuti gravitasi. Namun arti penting pendapat Hicks adalah memberikan indikasi bahwa ada suatu objek, cerminan dari materi, yang berperilaku berlawanan dengan materi. 

Pendapat kedua juga diajukan oleh ilmuwan Inggris, Arthur Schuster, lewat surat-suratnya yang “nyeleneh” kepada jurnal Nature pada 1898. Schuster menawarkan kemungkinan tentang adanya tata surya lain yang mirip tata surya kita, namun terdiri dari sepenuhnya antimateri. 

Ia juga berpendapat bahwa sifat materi-antimateri adalah saling menjauh, bukan mendekat, karena persentuhan akan menghasilkan penghancuran total keduanya. 

Kedua hipotesis itu terdengar sangat asing dan aneh pada zamannya. Memang, kedua simpulan yang ditarik oleh Hicks dan Schuster bukan merupakan temuan konkret dan lebih sebagai spekulasi. Namun, paling tidak, pemikiran mereka menghadirkan zaman spekulasi bagi eksistensi antimateri. 

Akhir zaman ortodoks sains terjadi pada awal abad ke-20 dan dilakukan salah satunya oleh ilmuwan tersohor Albert Einstein. Dengan teori relativitas yang dibawanya lewat makalah “Zur Elektrodynamik bewegter Körper [Tentang Elektrodinamik dari Benda-benda Angkasa]” (Annalen der Physik), Einstein membawa penemuan riil antimateri ke tahap selanjutnya. 

Baca lanjutannya: Perjalanan Panjang Sains Menemukan dan Menciptakan Antimateri (Bagian 2)