Perjalanan Panjang Sains Menemukan dan Menciptakan Antimateri (Bagian 2)

Uraian ini adalah lanjutan uraian sebelumnya (Perjalanan Panjang Sains Menemukan dan Menciptakan Antimateri - Bagian Kedua). Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik dan urutan lebih lengkap, sebaiknya bacalah uraian sebelumnya terlebih dulu.

Persamaan matematis yang dicetuskan oleh Einstein memengaruhi cara pikir fisikawan Inggris, Paul Dirac. 

Pada tahun 1928, Dirac menggunakan persamaan matematis Einstein untuk menjelaskan perilaku elektron yang bergerak dalam kecepatan relatif. Hasil yang ditemui Dirac untuk persamaannya rupanya menemui permasalahan. Ia menghasilkan dua penyelesaian yang memungkinkan, antara positif atau negatif (seperti x2=4 dapat memiliki dua kemungkinan jawaban antara x=2 dan x=-2). 

Hingga saat itu, fisika klasik mengharuskan penyelesaian persamaan itu—yang menggambarkan energi dari suatu partikel—untuk mengambil jawaban bentuk positif. 

Namun, Dirac berpendapat berbeda. Ia mengambil simpulan berani yang menyatakan bahwa masalah persamaan matematisnya menandakan setiap partikel pasti memiliki kembaran yang bermuatan sebaliknya. Lewat gagasan Dirac inilah eksistensi antimateri mendapatkan pijakan ilmiahnya.

Dan benar saja, pada 1932 Carl Anderson kemudian menemukan eksistensi elektron bermuatan positif dalam pengamatannya terhadap sinar kosmik di kamar kabut, yakni sebuah alat untuk mendeteksi partikel dalam penelitian fisika. 

Sepanjang abad ke-20 yang penuh eksperimen, ilmuwan-ilmuwan secara bertahap menemukan bentuk antimateri lain dari komponen-komponen atom. Pada tahun 1955, sekelompok peneliti dari laboratorium radiasi University of California di Berkeley menemukan antiproton atau proton yang bermuatan negatif, melalui kerja penelitian menggunakan mesin raksasa pemercepat laju proton bernama Bevatron di Berkeley. 

Akhirnya, peneliti-peneliti dunia berhasil memproduksi komponen lengkap atom (proton, neutron, dan elektron) dalam bentuk antimaterinya pada tahun 1965. Perkembangan ilmiah juga memungkinkan produksi antiatom pertama (antihidrogen) oleh Walter Oelert di laboratorium CERN pada tahun 1995. 

Sederhananya, pembentukan antiatom dilakukan dengan menggabungkan antiproton, antineutron, dan antielektron/positron dalam komposisi yang tepat. Produksi antimateri perlu dilakukan karena partikel-partikel ini tidak tersedia dalam jumlah yang memadai secara alami di sekitar kita. 

Dengan keberhasilan tahun 1965, halangan itu sudah dapat diatasi. Namun, masalah selanjutnya muncul. Sifat alami antimateri (antiatom atau antinukleus) yang saling menghacurkan ketika bertemu dengan materi (atom biasa) membuat masa hidup mereka jadi sangat singkat dan sangat susah bagi ilmuwan untuk dapat mengamatinya. 

Untuk mengatasi halangan ini, CERN atau Badan Riset Nuklir Eropa kemudian membangun berbagai fasilitas lintasan yang memperlambat laju antimateri, sehingga sepanjang perjalanan dapat diamati oleh ilmuwan sebelum akhirnya menghilang ketika bertumbukan dengan materi normal. 

Hingga 1997, CERN memiliki setidaknya tiga alat yang mendukung penelitian antimateri, yaitu Antiproton Accumulator (AC), Antiproton Collector, dan Low Energy Antiproton Ring (LEAR). Ketiganya kemudian dimatikan untuk memberi pasokan energi yang cukup bagi sebuah mesin baru berskala besar, Large Hadron Collider (LHC) atau Penumbuk Hadron Raksasa, yang membentang di dalam tanah sepanjang perbatasan Swiss-Prancis dengan panjang sekitar 27 kilometer. 

LHC pertama kali diaktifkan di CERN pada 10 September 2008. Mesin inilah yang di dalam novel Angels and Demons karya Dan Brown berperan sebagai alat yang memproduksi satu gram antimateri yang menghebohkan itu. 

Namun, LHC belum mampu mencapai produksi antimateri yang setara dengan imajinasi Dan Brown. Sebenarnya, tujuan LHC tidak sekadar berkaitan dengan penelitian antimateri, ia juga memberi sarana bagi penelitian dimensi tambahan dan hipotesis lainnya. 

Dalam pandangan umum dan penggambaran populer lewat novel atau film, penelitian terhadap antimateri terkesan dibingkai dalam upaya pencarian energi atau senjata dengan potensi kehancuran yang luar biasa. Namun, ketika kita membaca sejarah penelitian tentang antimateri, kita mungkin akan menyimpulkan bahwa penelitian-penelitian itu dilakukan atas dasar eksplorasi sains daripada ambisi energi. 

Menggunakan antimateri sebagai sumber energi merupakan usaha yang besar pasak daripada tiang. Daya listrik yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mempertahankan antimateri dalam jumlah yang sangat kecil, misalnya satu gram seperti imajinasi Dan Brown, dapat melebihi konsumsi listrik seluruh Eropa. 

Dengan demikian, perkiraan untuk menggunakan antimateri sebagai senjata atau bahan bakar pesawat luar angkasa masih memerlukan pengembangan ilmiah yang lebih maju.