Mencari Partikel Tuhan di Bawah Tanah

PETER Higgs memandang hujan. Ia menyadari bahwa rencananya berkemah di Western Highland, Skotlandia, berantakan. Ia bakal menghabiskan akhir pekannya di depan rumus. Waktu itu tahun 1964, usianya 35 tahun.

Hujan itu ternyata penuh berkah. Ketika itulah, kata koleganya, Alan Walker, teori mengenai partikel yang menjelaskan asal-usul massa dalam setiap benda berpijar di kepala Higgs. "Oh..., aku tahu bagaimana melakukannya," kata Walker, mengutip teriakan Higgs waktu itu.

Partikel itu kemudian dinamai Higgs boson (partikel Higgs). Belakangan—dan ini dibenci Higgs yang ateis—temuannya mendadak populer disebut partikel Tuhan. Pria kelahiran New Castle yang tinggal di Edinburg itu mencoba menerbitkan teorinya di jurnal Physics Letter milik European Organization for Nuclear Research (CERN). Eh, CERN menolak. Higgs akhirnya mempublikasikan temuannya di jurnal Amerika, Physical Review Letter.

Empat puluh delapan tahun kemudian, di fasilitas pemercepat partikel Large ­Hadron Collider (LHC) milik CERN di Jenewa, Swiss. "Kami melihat bukti jelas keberadaan partikel baru," ujar ahli fisika Fabiola Ganotti dengan aksen Italia, Rabu pekan lalu. Partikel baru itu konsisten dengan ciri partikel Higgs. "Tingkat keyakinan kami atas keberadaan partikel itu pada 5 sigma alias 99,9999 persen," ujar juru bicara tim ATLAS, salah satu grup pemburu partikel Tuhan di LHC.

Pengumuman tim ATLAS melengkapi pernyataan yang disampaikan dua jam sebelumnya oleh tim pemburu yang menggunakan detektor Compact Muon Solenoid (CMS)—juga di fasilitas LHC. "Ini salah satu temuan terbesar dalam 30-40 tahun terakhir," ujar fisikawan tim CMS, Joe Incandela, seperti dilaporkan wartawan Tempo dari tempat perhelatan itu.

Pengumuman itu disambut tepuk ta­ngan panjang puluhan wartawan dan fisikawan yang berkumpul di gedung 503 Council Chamber. Wartawan sudah berkeliaran di kompleks CERN itu dua hari sebe­lumnya untuk mencari bocoran. Mereka mencegat setiap anggota staf CERN yang lewat. Dan pada Rabu itu, wartawan sudah antre di depan gedung sejak pukul 05.00. Bahkan ada yang membawa bantal dan kasur kecil. Padahal jumpa pers baru diselenggarakan pada pukul 11.00.

Temuan itu disambut meriah di berbagai penjuru dunia. Di kota yang tak pernah tidur, New York, bar tutup pukul 04.45. Namun puluhan fisikawan "memaksa" tempat nongkrong mereka di Columbia University tetap buka sambil menonton pengumuman dari CERN di televisi layar datar 54 inci. Menjelang akhir pidato Ganotti, fisikawan Michael Tuts maju dan bersiap membuka tutup botol sampanye.

Di Melbourne Convention and Exhibition Centre, Australia, ratusan fisikawan peserta pertemuan International Conference on High Energy Physics bertepuk tangan menyambut kabar baik yang berembus dari seberang Benua Kanguru itu. Di Inggris, Stephen Hawking bergembira meski kalah taruhan dengan fisikawan Michigan University, Gordon Kane. "Saya kehilangan US$ 100," ujar Hawking kepada BBC.

MATERI apa pun di alam semesta, menurut para fisikawan, tersusun dari 12 partikel fundamental dan enam gaya pembawa. Semua partikel fundamental sudah ditemukan. Partikel itu, misalnya, elektron yang ditemukan pada 1897, neutrino yang ditangkap pada 1956, dan quark yang keberadaannya dibuktikan pada 1977.

Dari keenam gaya pembawa, tinggal partikel Higgs yang belum ditemukan. Gaya pembawa lainnya, seperti foton, bahkan sudah ditemukan pada 1900. Padahal peran partikel Higgs dalam pembentukan materi tak tergantikan.

Menurut Emmanuel Tsesmelis, fisikawan senior CERN, partikel Higgs membikin partikel lainnya memiliki massa. "Alhasil, tanpa partikel ini, tak akan ada massa. Tanpa massa, tak ada materi, thus tak ada jagat raya," ujar penasihat Direktur Jenderal CERN itu kepada Tempo pada akhir Juni lalu di kampus Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat.

Massa adalah banyaknya zat yang terkandung di dalam sebuah benda. Sehari-hari massa kerap disamakan dengan berat, padahal berat merupakan hasil interaksi antara massa dan gravitasi. Dengan demikian, massa di mana pun di seluruh jagat raya konstan, sedangkan berat berubah-ubah tergantung kekuatan gravitasi. Inilah mengapa Neil Armstrong yang menggendong pakaian antariksa superberat bisa meloncat-loncat dengan enteng di bulan dan Superman bisa terbang di bumi.

Beginilah asal-muasal massa menurut Higgs. Sekitar 14 miliar tahun lalu, sepersemiliar detik setelah Big Bang, semesta dipenuhi oleh 18 partikel elementer yang melayang bebas, sekencang cahaya, dan tak memiliki massa. Belum ada atom. Lalu partikel elementer berinteraksi dengan medan Higgs, mendapatkan massa, dan melepaskan partikel Higgs.

Ini seperti Julia Perez di antara penggemarnya, lalu lampu padam total. Partikel elementer tak bermassa ibarat Jupe dan orang-orang yang memenuhi ruangan pesta seperti medan Higgs. Ketika Jupe memasuki ruangan, orang-orang yang menjadi penggemarnya datang merubunginya. Akibatnya, gerak Julia melambat dan massanya bertambah sebanyak orang yang mengerubuti. Orang-orang mengeluarkan keringat saat mendekatinya.

Lalu listrik padam. Dalam gelap, yang terdeteksi hanya bau keringat. Seperti keringat itulah partikel Higgs, karena partikel ini juga tak dapat diamati langsung, tapi jejaknya terekam detektor. Pantas saja, meski hampir setengah abad keberadaan partikel Higgs dianggap penting, partikel ini hanya terbukti di atas kertas. Bahkan ada fisikawan yang kehabisan kesabaran.

Peraih Nobel Fisika, Leon Lederman, misalnya. Ia menyebut partikel populer yang jual mahal ini sebagai goddamn particle dalam buku The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?, yang diterbitkan pada 1993. Namun istilah itu ditolak penerbit. Lalu diusulkanlah God particle, merujuk pada kenyataan bahwa partikel ini merupakan kunci untuk mempelajari materi yang ada di jagat raya, tapi sangat sukar dipahami seperti susahnya mengerti konsepsi Tuhan pada agama. Sejak itu, istilah partikel Tuhan menjadi sinonim partikel Higgs.

Sejauh ini hanya ada dua tempat untuk berburu partikel Tuhan, dengan fasilitas yang memadai. Di Amerika Serikat ada Fermilab yang menggunakan mesin Tevatron. Sayangnya, Fermilab ditutup pada September 2011. Zona perburuan tinggal tersisa di LHC milik CERN, yang berada di perbatasan Prancis-Swiss, dekat Jenewa.

Itu bukan laboratorium biasa. "Ini seperti kota kecil," kata Tsesmelis saat mengajak Tempo berkeliling kompleks. Bagian terpenting laboratorium yang dibangun pada 1998-2008 itu berada di bawah tanah, pada kedalaman 175 meter, berupa tiga sirkuit dalam terowongan melingkar untuk mengayunkan partikel agar bisa bergerak mendekati kecepatan cahaya (lihat infografis).

Tanda-tanda bahwa partikel Tuhan bakal segera tertangkap sudah terlihat sejak akhir tahun lalu. Pertengahan Desember kala itu, kepala eksperimen CMS Vivek Sharma menyebutkan di fasilitasnya partikel Tuhan telah terpojok pada spektrum energi 115-130 GeV.

Perburuan digenjot. Dalam empat bulan terakhir daya mesin didongkrak dari semula 0,5 triliun elektron volt (TeV) menjadi 4 TeV, sehingga menghasilkan partikel Tuhan 20 persen lebih banyak. "Dalam waktu empat bulan itu data terkumpul dua kali lebih banyak dibanding data 2011," kata Tsesmelis, kali ini ketika ditemui Tempo saat berkunjung ke Universitas Indonesia, pada ujung Juni lalu. Data terakhir dari LHC dikumpulkan pada Senin, 18 Juni 2012. "Data ini dianalisis dengan hati-hati dan sangat dirahasiakan," ujarnya.

Suharyo Sumowidagdo, fisikawan Indonesia satu-satunya dalam tim pemburu partikel Tuhan, bercerita bahwa para fisikawan diminta bungkam mengenai perkembangan analisis itu. "Sekadar tersenyum kepada wartawan pun dilarang, karena bisa diterjemahkan sebagai keberhasilan," ujarnya ketika ditemui di Universitas Indonesia bersama Tsesmelis.

CERN rupanya belajar banyak dari kasus penemuan neutrino yang bergerak lebih cepat dari cahaya oleh tim eksperimen OPERA tahun lalu, yang keburu bocor ke publik sebelum analisisnya dituntaskan. Namun wartawan tak kalah cerdik ketimbang fisikawan.

Dua hari menjelang pengumuman, situs berita DailyMail mengkonfirmasi kehadiran Peter Higgs dalam perhelatan tersebut. Ini di luar kebiasaan CERN, karena Higgs tak pernah diundang di acara-acara sebelumnya. Kehadiran Higgs kali ini menunjukkan bakal adanya temuan besar. Toh, itu tetap saja hanya tebakan.

Suharyo juga memegang teguh rahasia itu. Ia baru bercerita kepada Tempo beberapa menit setelah acara di CERN dibuka. Melalui surat elektronik, ia mengatakan perburuan itu membuat fisikawan di CERN bekerja 18-20 jam sehari. "Sampai memakan waktu libur akhir pekan," kata Suharyo. "Diskusi juga berlangsung di mana-mana, kecuali di kantin dan tempat umum."

Suharyo mengungkapkan penemuan partikel Tuhan itu masih sebatas konfirmasi atas keberadaan partikel tersebut. "Masih ada segudang pekerjaan rumah untuk mengidentifikasi sifat partikelnya," kata nya. Misalnya, tentang bagaimana partikel itu berinteraksi dengan partikel lain dan apakah terdapat partikel baru yang berinteraksi dengan Higgs dengan cara yang tidak terpikirkan sebelumnya.

Untuk itu, dalam dua tahun ke depan, LHC akan dimatikan. Beberapa pembaruan akan dilakukan, di antaranya pembuatan jalur bebas hambatan bagi arus yang mengalir pada kumparan, yang menyelimuti pipa pemercepat partikel. "Jika hal ini dapat dilakukan, arus sebesar 4.000 ampere akan disuntikkan sehingga proton sanggup melaju pada kecepatan 6,5 TeV," ujar Suharyo. "Pada energi yang lebih tinggi itu, laju produksi Higgs meningkat 200-300 persen dibanding pada 2011 dan 2012," katanya.

Suharyo meyakini penyelidikan lanjutan itu akan penuh kejutan. Namun, bagi Peter Higgs, yang diusulkan Hawking untuk diberi Nobel Fisika, kejutan terhebat sudah lewat.

Rabu itu, saat menghadiri pengumuman tersebut di CERN, Higgs mengaku gembira. Ia tak menyangka teorinya terbukti, apalagi oleh lembaga yang jurnalnya pernah menolak teorinya. "Awalnya saya tidak mengira bahwa saya masih hidup ketika ini terjadi," ujar Higgs.

Anton William | Hari Prasetyo (Jenewa)

Bagaimana Partikel Tuhan Diburu

PENCARIAN partikel Tuhan di fasilitas Large Hadron Collider (LHC) , 175 meter di bawah tanah perbatasan Swiss-Prancis, seperti mencari oasis di tengah Sahara. Namun fisikawan mencarinya dengan cara brutal: menggali setiap kaveling di gurun itu. Semua kaveling sudah dibongkar tahun lalu, kecuali sepetak kecil kaveling pada energi 115-130 gigaelectronvolt (GeV). Kala itu dari kaveling tersebut sudah ada tanda-tanda bahwa di sanalah partikel Tuhan berdiam. Eureka..., 4 Juli lalu, para ilmuwan di LHC mengumumkan partikel itu bisa ditangkap. Inilah perburuan partikel itu.

Anton William | Mahardika Satria Hadi

Mulanya Partikel Laknat
November 1964. Fisikawan Universitas Edinburg, Inggris, Peter Ware Higgs, memperkirakan keberadaan partikel yang menjadi asal-muasal massa. Duo Robert Brout-François Englert dan trio Dick Hagen-Gerald Guralnik-Tom Kibble mengemukakan pendapat yang sama, tapi Higgs—lahir di Inggris, 29 Mei 1929—menerbitkan idenya lebih dulu. Higgs diabadikan menjadi nama partikel tersebut. Sejak itu, partikel tersebut ramai diburu.

1993
Peraih Nobel Fisika, Leon Lederman, dalam buku The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? mengajukan istilah partikel Tuhan untuk partikel Higgs. Alasannya, partikel ini merupakan kunci untuk mempelajari materi yang ada di jagat raya tapi begitu sukar dipahami, seperti susahnya mengerti konsepsi Tuhan pada agama. Semula Lederman ingin memakai istilah goddamn particle, partikel laknat, tapi disunting oleh penerbitnya.

1995
Menggunakan mesin Tevatron, para fisikawan di fasilitas Fermilab, Amerika Serikat, menemukan partikel paling berat, top quark, yang muncul hanya jika ada partikel Tuhan. Namun partikel Tuhan yang dicari tak kunjung ditemukan.

2001
European Organization for Nuclear Research (CERN) mengakhiri pencarian partikel Tuhan oleh mesin Large Electron-Positron Collider selama lima tahun. Kesimpulannya, tak ada partikel Tuhan pada energi di bawah 115 GeV.

2004
Mesin Tevatron Fermilab meneruskan usaha CERN. Mereka menemukan bahwa partikel Tuhan memiliki energi lebih besar dari 117 GeV.

2008
Fasilitas Large Hadron Collider (LHC) dioperasikan pada 10 September untuk mencari partikel Tuhan. Peristiwa ini dibayang-bayangi oleh ketakutan bahwa LHC akan menghasilkan lubang hitam mini yang bisa menelan bumi. Pencarian dihentikan sementara akibat kebocoran gas.

2009
LHC kembali beroperasi. Saat itu peluang Tevatron untuk menemukan goddamn particle—eh, God particle—pada akhir 2010 mencapai 50 persen.

2010
Beredar rumor bahwa Tevatron sudah menemukan partikel Tuhan, tapi informasi ini dibantah pihak Fermilab.

2011
Detektor ATLAS dan CMS di LHC menangkap tanda keberadaan partikel Higgs di daerah energi 115-130 GeV dengan bukti kehadiran kuat pada energi 125 GeV. CERN menargetkan bisa menyimpulkan ada-tidaknya partikel Tuhan pada 2012.

4 Juli 2012
CERN mengumumkan penemuan partikel baru dengan energi sebesar 125 GeV oleh detektor ATLAS dan CMS dengan tingkat keyakinan sebagai partikel Tuhan mencapai 99,9999 persen.