Tonggak Pencapaian dalam Mengungkap Kekuatan Fundamental Alam Semesta di Large Hadron Collider

Para peneliti di Universitas Rochester, bekerja dengan Kolaborasi CMS di CERNtelah membuat kemajuan signifikan dalam pengukuran sudut pencampuran elektrolemah, meningkatkan pemahaman kita tentang Model Standar Fisika Partikel.

Read Also

Pesawat Luar Angkasa PACE NASA Dikawinkan dengan Adaptor Muatan

30 Jan 2024

Pekerjaan mereka membantu menjelaskan kekuatan fundamental alam semesta, didukung oleh eksperimen seperti yang dilakukan di Large Hadron Collider yang menyelidiki kondisi serupa dengan yang terjadi setelah peristiwa tersebut. Dentuman Besar.

Mengungkap Misteri Universal

Dalam upaya untuk mengungkap misteri alam semesta, para peneliti dari Universitas Rochester telah terlibat selama beberapa dekade dalam kolaborasi internasional di Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir, yang lebih dikenal sebagai CERN.

Berdasarkan keterlibatan mereka yang luas di CERN, khususnya dalam Kolaborasi CMS (Compact Muon Solenoid), tim Rochester—dipimpin oleh Arie Bodek, Profesor Fisika George E. Pake—baru-baru ini mencapai tonggak sejarah yang inovatif. Prestasi mereka berpusat pada pengukuran sudut pencampuran elektrolemah, yang merupakan komponen penting dari Model Standar Fisika Partikel. Model ini menjelaskan bagaimana partikel berinteraksi dan secara tepat memprediksi sejumlah besar fenomena dalam fisika dan astronomi.

Read Also

Kebenaran Mengajukan Keluhan Sosial ke Nasdaq, Menyalahkan Manipulasi Pasar atas Harga Saham

20 Apr 2024

“Pengukuran sudut pencampuran elektrolemah terkini sangat tepat, dihitung dari tumbukan proton di CERN, dan memperkuat pemahaman fisika partikel,” kata Bodek.

Kolaborasi CMS mempertemukan anggota komunitas fisika partikel dari seluruh dunia untuk lebih memahami hukum dasar alam semesta. Selain Bodek, kelompok Rochester dalam Kolaborasi CMS meliputi peneliti utama Regina Demina, seorang profesor fisika, dan Aran Garcia-Bellido, seorang profesor madya fisika, bersama dengan rekan peneliti pascadoktoral dan mahasiswa pascasarjana dan sarjana.

Peneliti Universitas Rochester memiliki sejarah panjang bekerja di CERN sebagai bagian dari Kolaborasi Compact Muon Solenoid (CMS), termasuk memainkan peran kunci dalam penemuan Higgs boson pada tahun 2012. Kredit: Samuel Joseph Hertzog; Julien Marius Ordan

Warisan Penemuan dan Inovasi di CERN

Terletak di Jenewa, Swiss, CERN adalah laboratorium fisika partikel terbesar di dunia, yang terkenal dengan penemuan-penemuan inovatif dan eksperimen-eksperimen mutakhir.

Para peneliti Rochester memiliki sejarah panjang bekerja di CERN sebagai bagian dari Kolaborasi CMS, termasuk memainkan peran kunci dalam penemuan boson Higgs tahun 2012—partikel elementer yang membantu menjelaskan asal usul massa di alam semesta.

Pekerjaan kolaborasi ini meliputi pengumpulan dan analisis data yang dikumpulkan dari detektor Compact Muon Solenoid di Large Hadron Collider (LHC) CERN, akselerator partikel terbesar dan terkuat di dunia. LHC terdiri dari cincin magnet superkonduktor sepanjang 17 mil dan struktur akselerator yang dibangun di bawah tanah dan membentang di perbatasan antara Swiss dan Prancis.

Tujuan utama LHC adalah untuk mengeksplorasi unsur-unsur dasar materi dan kekuatan yang mengaturnya. Ia mencapai hal ini dengan mempercepat berkas proton atau ion hingga mendekati kecepatan cahaya dan membenturkannya satu sama lain dengan energi yang sangat tinggi. Tabrakan ini menciptakan kembali kondisi serupa dengan yang terjadi sepersekian detik setelah Big Bang, sehingga memungkinkan para ilmuwan mempelajari perilaku partikel dalam kondisi ekstrem.

Mengungkap Kekuatan Terpadu

Pada abad ke-19, para ilmuwan menemukan bahwa gaya listrik dan magnet yang berbeda saling terkait: medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet dan sebaliknya. Penemuan ini menjadi dasar elektromagnetisme, yang menggambarkan cahaya sebagai gelombang dan menjelaskan banyak fenomena dalam optik, serta menjelaskan bagaimana medan listrik dan magnet berinteraksi.

Berdasarkan pemahaman ini, fisikawan pada tahun 1960-an menemukan bahwa elektromagnetisme terhubung dengan gaya lain—gaya lemah. Gaya lemah beroperasi di dalam inti atom dan bertanggung jawab atas proses seperti peluruhan radioaktif dan pembangkitan energi matahari. Penemuan ini mengarah pada pengembangan teori elektrolemah, yang menyatakan bahwa elektromagnetisme dan gaya lemah sebenarnya merupakan manifestasi energi rendah dari gaya terpadu yang disebut interaksi elektrolemah terpadu. Penemuan utama, seperti boson Higgs, telah mengonfirmasi konsep ini.

Kemajuan dalam Interaksi Elektrolemah

Kolaborasi CMS baru-baru ini melakukan salah satu pengukuran paling akurat hingga saat ini terkait dengan teori ini, dengan menganalisis miliaran tumbukan proton-proton di LHC di CERN. Fokus mereka adalah mengukur sudut pencampuran lemah, parameter yang menjelaskan bagaimana elektromagnetisme dan gaya lemah berpadu untuk menciptakan partikel.

Pengukuran sudut pencampuran elektrolemah sebelumnya telah memicu perdebatan dalam komunitas ilmiah. Namun, temuan terbaru sangat sesuai dengan prediksi dari Model Standar Fisika Partikel. Mahasiswa pascasarjana Rochester Rhys Taus dan rekan peneliti pascadoktoral Aleko Khukhunaishvili menerapkan teknik baru untuk meminimalkan ketidakpastian sistematis yang melekat dalam pengukuran ini, sehingga meningkatkan presisinya.

Memahami sudut pencampuran lemah menjelaskan bagaimana berbagai gaya di alam semesta bekerja bersama pada skala terkecil, memperdalam pemahaman tentang sifat dasar materi dan energi.

“Tim Rochester telah mengembangkan teknik inovatif dan mengukur parameter elektrolemah ini sejak 2010, lalu menerapkannya di Large Hadron Collider,” kata Bodek. “Teknik baru ini telah menandai dimulainya era baru pengujian presisi prediksi Model Standar.”