Ilmuwan Klaim Sukses Ciptakan Magnet Terkuat di Alam Semesta
Kamis, 17 Juli 2025 - 16:07 WIB
loading...
Alam Semesta r . FOTO/WION NEWS
A
A
A
NEW YORK - Anda mungkin belum pernah mendengar tentang magnetar, tetapi singkatnya, mereka adalah jenis bintang neutron eksotis yang medan magnetnya sekitar satu triliun kali lebih kuat daripada Bumi .
BACA JUGA - Kawasan Industri RI Diharapkan Jadi Magnet Investasi
Untuk menggambarkan kekuatan mereka, jika Anda berada lebih dekat ke magnetar dari jarak sekitar 1.000 km (600 mil), tubuh Anda akan hancur total.
Medan magnetnya yang amat kuat akan memisahkan elektron dari atom Anda, mengubah Anda menjadi awan ion monoatomik – atom tunggal tanpa elektron – sebagaimana dicatat EarthSky .
Namun, pada tahun 2024, para ilmuwan menemukan bahwa mungkin ada zona, tepat di planet kita tercinta, di mana kilatan magnet meledak dengan kekuatan yang membuat magnetar terlihat sangat lemah.
Dimulai di Laboratorium Nasional Brookhaven milik Departemen Energi AS (DOE). Atau, lebih tepatnya, di Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) .
Para ilmuwan dapat melacak lintasan partikel yang muncul dari tabrakan ion berat di RHIC (Roger Stoutenburgh dan Jen Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)
Setelah menghancurkan inti berbagai ion berat dalam akselerator partikel besar ini, fisikawan di laboratorium Brookhaven menemukan bukti medan magnet yang memecahkan rekor.
Kini, dengan mengukur gerakan partikel yang lebih kecil lagi – quark (bahan penyusun semua materi yang terlihat di alam semesta) dan gluon (“lem” yang mengikat quark untuk membentuk proton dan neutron) – para ilmuwan berharap dapat memperoleh wawasan baru tentang cara kerja atom secara mendalam.
Penting untuk dicatat bahwa, di samping kedua partikel elementer ini, terdapat antiquark.
Untuk setiap “jenis” quark, terdapat antiquark, yang memiliki massa dan energi diam yang sama dengan quark yang bersesuaian dengannya, tetapi muatan dan nomor kuantumnya berlawanan.
Masa hidup quark dan antiquark di dalam partikel nuklir memang singkat. Namun, semakin kita memahami bagaimana mereka bergerak dan berinteraksi, semakin baik pula pemahaman para ahli tentang bagaimana materi—dan lebih jauh lagi, seluruh alam semesta—terbentuk.
Untuk memetakan aktivitas partikel fundamental ini, fisikawan memerlukan medan magnet yang superkuat.
Untuk menciptakannya, tim di laboratorium Brookhaven menggunakan RHIC untuk menciptakan tumbukan di luar pusat inti atom berat – dalam hal ini, emas.
Medan magnet kuat yang dihasilkan oleh proses ini menginduksi arus listrik pada quark dan gluon yang “terbebas” dari proton dan neutron yang terpisah selama tabrakan.
Hasilnya adalah para ahli kini menciptakan cara baru untuk mempelajari konduktivitas listrik "plasma quark-gluon" (QGP) ini – suatu keadaan di mana quark dan gluon terbebas dari proton dan neutron yang bertabrakan – yang akan membantu meningkatkan pemahaman kita tentang blok pembangun kehidupan yang fundamental ini.
Tabrakan ion-ion berat menghasilkan medan elektromagnetik yang sangat kuat (Tiffany Bowman dan Jen Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)
“Ini adalah pengukuran pertama tentang bagaimana medan magnet berinteraksi dengan plasma quark-gluon (QGP),” kata Diyu Shen, seorang fisikawan dari Universitas Fudan Tiongkok dan pemimpin analisis baru tersebut, dalam sebuah pernyataan .
Dan, sesungguhnya, mengukur dampak tumbukan di luar pusat pada partikel yang mengalir keluar, adalah satu-satunya cara untuk memberikan bukti langsung bahwa medan magnet kuat ini ada.
Para ahli telah lama meyakini bahwa tabrakan di luar pusat seperti itu akan menghasilkan medan magnet yang kuat, namun, selama bertahun-tahun hal itu mustahil untuk dibuktikan.
Hal ini karena segala sesuatunya terjadi sangat cepat dalam tumbukan ion berat, yang berarti medan tersebut tidak bertahan lama.
Dan dengan tidak lama, kami maksudkan bahwa ia menghilang dalam sepersepuluh juta dari sepersejuta dari sepersejuta detik, yang, mau tidak mau, membuatnya sulit untuk diamati.
Namun, betapapun cepat berlalunya medan ini, ia pasti sangat kuat. Hal ini disebabkan oleh beberapa proton bermuatan positif dan neutron netral yang tidak bertabrakan yang membentuk inti atom terlempar secara spiral, menghasilkan pusaran magnet yang begitu kuat sehingga menghasilkan gauss (satuan induksi magnetik) yang lebih besar daripada bintang neutron.
“Muatan positif yang bergerak cepat itu seharusnya menghasilkan medan magnet yang sangat kuat, diperkirakan mencapai 1018 gauss,” Gang Wang, fisikawan dari Universitas California, menjelaskan.
Sebagai perbandingan, ia mencatat bahwa bintang neutron – objek terpadat di alam semesta – memiliki medan berukuran sekitar 1014 gauss, sementara magnet kulkas menghasilkan medan sekitar 100 gauss, dan medan magnet pelindung Bumi hanya 0,5 gauss.
Artinya, medan magnet yang dihasilkan oleh tumbukan ion berat di luar pusat adalah “kemungkinan yang terkuat di alam semesta kita,” kata Wang.
Namun, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, para ilmuwan tidak dapat mengukur medan secara langsung. Oleh karena itu, mereka mengamati gerakan kolektif partikel bermuatan.
"Kami ingin melihat apakah partikel bermuatan yang dihasilkan dalam tumbukan ion berat di luar pusat dibelokkan dengan cara yang hanya dapat dijelaskan oleh keberadaan medan elektromagnetik dalam bintik-bintik kecil QGP yang terbentuk dalam tumbukan ini," ujar Aihong Tang, fisikawan laboratorium Brookhaven.
Tim melacak gerakan kolektif berbagai pasangan partikel bermuatan sambil mengesampingkan pengaruh efek non-elektromagnetik yang bersaing.
"Pada akhirnya, kita melihat pola pembelokan yang bergantung pada muatan yang hanya dapat dipicu oleh medan elektromagnetik di QGP – sebuah tanda yang jelas dari induksi Faraday (hukum yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnet menginduksi medan listrik)," Tang menegaskan.
Sekarang setelah para ilmuwan memiliki bukti bahwa medan magnet menginduksi medan elektromagnetik dalam QGP, mereka dapat menyelidiki konduktivitas QGP.
"Ini adalah sifat fundamental dan penting," kata Shen. "Kita dapat menyimpulkan nilai konduktivitas dari pengukuran gerak kolektif kita."
“Sejauh mana partikel dibelokkan berhubungan langsung dengan kekuatan medan elektromagnetik dan konduktivitas dalam QGP—dan belum ada yang mengukur konduktivitas QGP sebelumnya.”
BACA JUGA - Kawasan Industri RI Diharapkan Jadi Magnet Investasi
Untuk menggambarkan kekuatan mereka, jika Anda berada lebih dekat ke magnetar dari jarak sekitar 1.000 km (600 mil), tubuh Anda akan hancur total.
Medan magnetnya yang amat kuat akan memisahkan elektron dari atom Anda, mengubah Anda menjadi awan ion monoatomik – atom tunggal tanpa elektron – sebagaimana dicatat EarthSky .
Namun, pada tahun 2024, para ilmuwan menemukan bahwa mungkin ada zona, tepat di planet kita tercinta, di mana kilatan magnet meledak dengan kekuatan yang membuat magnetar terlihat sangat lemah.
Dimulai di Laboratorium Nasional Brookhaven milik Departemen Energi AS (DOE). Atau, lebih tepatnya, di Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) .
Para ilmuwan dapat melacak lintasan partikel yang muncul dari tabrakan ion berat di RHIC (Roger Stoutenburgh dan Jen Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)
Setelah menghancurkan inti berbagai ion berat dalam akselerator partikel besar ini, fisikawan di laboratorium Brookhaven menemukan bukti medan magnet yang memecahkan rekor.
Kini, dengan mengukur gerakan partikel yang lebih kecil lagi – quark (bahan penyusun semua materi yang terlihat di alam semesta) dan gluon (“lem” yang mengikat quark untuk membentuk proton dan neutron) – para ilmuwan berharap dapat memperoleh wawasan baru tentang cara kerja atom secara mendalam.
Penting untuk dicatat bahwa, di samping kedua partikel elementer ini, terdapat antiquark.
Untuk setiap “jenis” quark, terdapat antiquark, yang memiliki massa dan energi diam yang sama dengan quark yang bersesuaian dengannya, tetapi muatan dan nomor kuantumnya berlawanan.
Masa hidup quark dan antiquark di dalam partikel nuklir memang singkat. Namun, semakin kita memahami bagaimana mereka bergerak dan berinteraksi, semakin baik pula pemahaman para ahli tentang bagaimana materi—dan lebih jauh lagi, seluruh alam semesta—terbentuk.
Untuk memetakan aktivitas partikel fundamental ini, fisikawan memerlukan medan magnet yang superkuat.
Untuk menciptakannya, tim di laboratorium Brookhaven menggunakan RHIC untuk menciptakan tumbukan di luar pusat inti atom berat – dalam hal ini, emas.
Medan magnet kuat yang dihasilkan oleh proses ini menginduksi arus listrik pada quark dan gluon yang “terbebas” dari proton dan neutron yang terpisah selama tabrakan.
Hasilnya adalah para ahli kini menciptakan cara baru untuk mempelajari konduktivitas listrik "plasma quark-gluon" (QGP) ini – suatu keadaan di mana quark dan gluon terbebas dari proton dan neutron yang bertabrakan – yang akan membantu meningkatkan pemahaman kita tentang blok pembangun kehidupan yang fundamental ini.
Tabrakan ion-ion berat menghasilkan medan elektromagnetik yang sangat kuat (Tiffany Bowman dan Jen Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)
“Ini adalah pengukuran pertama tentang bagaimana medan magnet berinteraksi dengan plasma quark-gluon (QGP),” kata Diyu Shen, seorang fisikawan dari Universitas Fudan Tiongkok dan pemimpin analisis baru tersebut, dalam sebuah pernyataan .
Dan, sesungguhnya, mengukur dampak tumbukan di luar pusat pada partikel yang mengalir keluar, adalah satu-satunya cara untuk memberikan bukti langsung bahwa medan magnet kuat ini ada.
Para ahli telah lama meyakini bahwa tabrakan di luar pusat seperti itu akan menghasilkan medan magnet yang kuat, namun, selama bertahun-tahun hal itu mustahil untuk dibuktikan.
Hal ini karena segala sesuatunya terjadi sangat cepat dalam tumbukan ion berat, yang berarti medan tersebut tidak bertahan lama.
Dan dengan tidak lama, kami maksudkan bahwa ia menghilang dalam sepersepuluh juta dari sepersejuta dari sepersejuta detik, yang, mau tidak mau, membuatnya sulit untuk diamati.
Namun, betapapun cepat berlalunya medan ini, ia pasti sangat kuat. Hal ini disebabkan oleh beberapa proton bermuatan positif dan neutron netral yang tidak bertabrakan yang membentuk inti atom terlempar secara spiral, menghasilkan pusaran magnet yang begitu kuat sehingga menghasilkan gauss (satuan induksi magnetik) yang lebih besar daripada bintang neutron.
“Muatan positif yang bergerak cepat itu seharusnya menghasilkan medan magnet yang sangat kuat, diperkirakan mencapai 1018 gauss,” Gang Wang, fisikawan dari Universitas California, menjelaskan.
Sebagai perbandingan, ia mencatat bahwa bintang neutron – objek terpadat di alam semesta – memiliki medan berukuran sekitar 1014 gauss, sementara magnet kulkas menghasilkan medan sekitar 100 gauss, dan medan magnet pelindung Bumi hanya 0,5 gauss.
Artinya, medan magnet yang dihasilkan oleh tumbukan ion berat di luar pusat adalah “kemungkinan yang terkuat di alam semesta kita,” kata Wang.
Namun, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, para ilmuwan tidak dapat mengukur medan secara langsung. Oleh karena itu, mereka mengamati gerakan kolektif partikel bermuatan.
"Kami ingin melihat apakah partikel bermuatan yang dihasilkan dalam tumbukan ion berat di luar pusat dibelokkan dengan cara yang hanya dapat dijelaskan oleh keberadaan medan elektromagnetik dalam bintik-bintik kecil QGP yang terbentuk dalam tumbukan ini," ujar Aihong Tang, fisikawan laboratorium Brookhaven.
Tim melacak gerakan kolektif berbagai pasangan partikel bermuatan sambil mengesampingkan pengaruh efek non-elektromagnetik yang bersaing.
"Pada akhirnya, kita melihat pola pembelokan yang bergantung pada muatan yang hanya dapat dipicu oleh medan elektromagnetik di QGP – sebuah tanda yang jelas dari induksi Faraday (hukum yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnet menginduksi medan listrik)," Tang menegaskan.
Sekarang setelah para ilmuwan memiliki bukti bahwa medan magnet menginduksi medan elektromagnetik dalam QGP, mereka dapat menyelidiki konduktivitas QGP.
"Ini adalah sifat fundamental dan penting," kata Shen. "Kita dapat menyimpulkan nilai konduktivitas dari pengukuran gerak kolektif kita."
“Sejauh mana partikel dibelokkan berhubungan langsung dengan kekuatan medan elektromagnetik dan konduktivitas dalam QGP—dan belum ada yang mengukur konduktivitas QGP sebelumnya.”
(wbs)
Lihat Juga :
