Para peneliti menggagalkan sisi detektor ultra-sensitif yang dirancang untuk menangkap cahayaPartikel pertama di Semesta terbentuk setelah benjolan panas dan padat meledak. Fisikawan percaya bahwa di bawah kondisi ekstrim dari Big Bang, cahaya berubah menjadi materi: elektron, proton dan neutron, yang kemudian menjadi bagian dari kita.
Tetapi fisikawan tidak yakin dengan pasti bagaimana transformasi itu terjadi. Pada tahun 90-an, fisikawan menunjukkan bahwa mereka dapat mengubah cahaya menjadi materi dengan bertabrakan dua sinar radiasi energi yang sangat tinggi. Mereka juga menemukan bahwa cahaya pada saat yang sama menciptakan jumlah antimateri yang sama. Partikel pertama dari materi adalah untuk bertemu dengan kerabat mereka dari bidang antimateri dan memusnahkan. Sebuah ledakan - dan tidak ada masalah lagi.
Tapi, jelas, ada masalah. Untuk beberapa alasan, setelah Big Bang, materi telah terbentuk lebih dari antimateri, dan fisikawan tidak tahu mengapa. "Ini adalah salah satu misteri terbesar alam semesta," kata fisikawan Don Lincoln dari
Fermilab .
Selama 50 tahun terakhir, di laboratorium dan dalam persamaan, mereka telah memburu proses yang menghasilkan lebih banyak materi daripada antimateri. Satu kandidat: proses radioaktif yang diprediksi di mana dua neutron dikonversi menjadi dua proton dalam atom. Para ahli teori percaya bahwa dalam proses ini, yang dikenal sebagai
peluruhan beta ganda tanpa neutrinol , dua elektron dan tidak ada antimateri muncul. Dua keping materi baru muncul di Semesta, dan detektor harus bisa mendeteksinya. Jika proses ini terjadi beberapa kali setelah Ledakan Dahsyat, ini dapat menjelaskan dari mana masalah tambahan ini berasal.
Tapi inilah intinya: tidak ada yang pernah melihat dua neutron berubah menjadi dua proton. Dari percobaan dan perhitungan sebelumnya, jelas bahwa proses ini paling mungkin terjadi pada atom-atom tertentu, misalnya, dalam atom germanium dan xenon. Ketika dua neutron menjadi proton dalam atom germanium, atom berubah menjadi elemen baru, selenium. Dalam sebuah makalah baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Nature, para peneliti menggunakan data dari detektor super sensitif mereka untuk menghitung bahwa dibutuhkan lebih dari 10
25 tahun bagi setengah kristal germanium untuk menjadi selenium melalui peluruhan semacam itu. Ini adalah kuadriliun kali umur alam semesta. "Ini sebenarnya peristiwa yang sangat langka," kata fisikawan Peter Grabmayr, salah satu peserta dalam eksperimen
Germanium Detector Array (GERDA) dan salah satu penulis karya tersebut.
Grabmeir tidak takut dengan peluang seperti itu. Untuk mengonfirmasi bahwa proses tersebut terjadi, tidak perlu mengubah setengah kristal menjadi selenium. Hal ini diperlukan untuk mendeteksi peluruhan beberapa atom. Jika ada atom dari kristal Germanium seberat 36 pon yang berubah menjadi selenium, ia akan dapat mendeteksi energi dua elektron yang muncul, yang akan terlihat seperti cahaya dalam tabrakan dengan detektor. Untuk mencegah sumber radiasi lain, seperti sinar kosmik, dari mempengaruhi detektor, kristal germanium ditempatkan di tangki dengan argon cair, pada kedalaman 1.400 meter di bawah gunung di pusat Italia.
Kemungkinan tetap bahwa mereka tidak akan pernah menemukan proses ini, seperti kata Lincoln. "Tapi itu hanya pendapat," katanya. - Saya tidak akan mendukungnya. Saya tidak akan terkejut jika percobaan seperti itu akan menyangkal intuisi saya. "
Sementara itu, fisikawan sedang mengeksplorasi proses lain yang dapat menjelaskan fakta bahwa alam semesta tersusun dari materi. Secara khusus, mereka ingin menemukan semua perbedaan antara antimateri dan materi, karena setiap perbedaan dapat menjelaskan mengapa nasib mereka di alam semesta awal ternyata berbeda. Desember lalu, percobaan Alpha di CERN mengukur sifat-sifat anti-hidrogen, tetapi tidak menemukan perbedaan tak terduga dari hidrogen. Pada bulan Januari, percobaan Kecantikan di Large Hadron Collider menemukan bahwa selama peluruhan partikel yang disebut
lambda-baryon , produk peluruhannya tidak terbang terpisah pada sudut-sudut seperti rekannya dari antimateri.
Dalam sepuluh tahun ke depan, Fermilab berencana untuk membangun akselerator partikel bawah tanah sepanjang 1.300 km dari Illinois ke South Dakota - Eksperimen Neutrino Bawah Tanah Dalam (DUNE) [percobaan bawah tanah yang dalam dengan neutrino]. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk meluncurkan sinar dari neutrino dan antineutrino jarak jauh, kata Lincoln. Jika neutrino berperilaku berbeda dari antineutrino, ini dapat membantu mengungkap alasan lain mengapa ada lebih banyak materi di alam semesta daripada antimateri.
Pencarian ini akan bermanfaat, bahkan jika mereka tidak menemukan apa pun, kata Grabmeir. Tujuan mereka adalah untuk memahami aturan-aturan yang melaluinya alam semesta bekerja. Jika proses Grabmeyr sebagai penggemar tidak ada, fakta ini sendiri dapat digunakan untuk mengecualikan banyak hipotesis yang sekarang diajukan.
Kelompok Grabmeyer berencana untuk memantau Jerman dan tanda-tanda peluruhan radioaktif selama dua tahun ke depan. Pada akhirnya, mereka ingin menggunakan hingga satu ton germanium di detektor mereka. Lebih banyak Jerman - lebih mungkin mengalami pembusukan. "Pada titik tertentu kita akan menemukannya," kata Grabmeyr. Tetapi untuk sekarang, mereka hanya menunggu.