Mengapa Antimateri Begitu Sedikit di Alam Semesta – Bayangkan sebuah partikel debu di awan badai, dan Anda bisa mendapatkan gambaran tentang ketidakpentingan neutron dibandingkan dengan besarnya molekul yang didiaminya.
Tapi seperti butiran debu yang dapat mempengaruhi lintasan awan, sebuah neutron dapat mempengaruhi energi molekulnya meskipun ukurannya kurang dari sepersejuta. http://sbobetslot.sg-host.com/
Dan sekarang fisikawan di MIT dan di tempat lain telah berhasil mengukur efek kecil neutron dalam molekul radioaktif.
Tim telah mengembangkan teknik baru untuk memproduksi dan mempelajari molekul radioaktif berumur pendek dengan jumlah neutron yang dapat mereka kendalikan dengan tepat. Mereka memilih sendiri beberapa isotop dari molekul yang sama, masing-masing dengan satu neutron lebih banyak daripada yang berikutnya.
Ketika mereka mengukur energi setiap molekul, mereka mampu mendeteksi perubahan kecil, hampir tak terlihat dari ukuran nuklir, karena efek dari satu neutron. https://americandreamdrivein.com/
Fakta bahwa mereka dapat melihat efek nuklir sekecil itu menunjukkan bahwa para ilmuwan sekarang memiliki kesempatan untuk mencari molekul radioaktif semacam itu untuk efek yang lebih halus, yang disebabkan oleh materi gelap, misalnya, atau oleh efek sumber baru pelanggaran simetri yang terkait dengan beberapa dari misteri alam semesta saat ini.
“Jika hukum fisika simetris seperti yang kita pikirkan, maka Big Bang seharusnya menciptakan materi dan antimateri dalam jumlah yang sama.”
“Fakta bahwa sebagian besar dari apa yang kita lihat adalah materi, dan hanya ada sekitar satu bagian per miliar antimateri, berarti ada pelanggaran terhadap simetri fisika yang paling mendasar, dengan cara yang tidak dapat kami jelaskan dengan semua yang kami ketahui,” kata Ronald Fernando Garcia Ruiz, asisten profesor fisika di MIT.
“Sekarang kita memiliki kesempatan untuk mengukur pelanggaran simetri ini, menggunakan molekul radioaktif berat ini, yang memiliki kepekaan ekstrim terhadap fenomena nuklir yang tidak dapat kita lihat pada molekul lain di alam,” katanya. “Itu bisa memberikan jawaban atas salah satu misteri utama bagaimana alam semesta diciptakan.”
Ruiz dan rekan-rekannya telah menerbitkan hasil mereka hari ini di Physical Review Letters.
Asimetri khusus
Sebagian besar atom di alam memiliki inti bulat yang simetris, dengan neutron dan proton terdistribusi secara merata.
Tetapi dalam elemen radioaktif tertentu seperti radium, inti atom berbentuk buah pir yang aneh, dengan distribusi neutron dan proton yang tidak merata di dalamnya.
Fisikawan berhipotesis bahwa distorsi bentuk ini dapat meningkatkan pelanggaran simetri yang memberi asal pada materi di alam semesta.
“Inti radioaktif memungkinkan kita untuk dengan mudah melihat efek yang melanggar simetri ini,” kata penulis utama studi Silviu-Marian Udrescu, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Fisika MIT.
“Kerugiannya adalah, mereka sangat tidak stabil dan hidup untuk waktu yang sangat singkat, jadi kami membutuhkan metode sensitif untuk memproduksi dan mendeteksi mereka dengan cepat.”
Alih-alih mencoba untuk menemukan inti radioaktif sendiri, tim menempatkan mereka dalam molekul yang semakin memperkuat kepekaan terhadap pelanggaran simetri.
Molekul radioaktif terdiri dari setidaknya satu atom radioaktif, terikat pada satu atau lebih atom lain.
Setiap atom dikelilingi oleh awan elektron yang bersama-sama menghasilkan medan listrik yang sangat tinggi dalam molekul yang diyakini fisikawan dapat memperkuat efek nuklir halus, seperti efek pelanggaran simetri.
Namun, selain dari proses astrofisika tertentu, seperti penggabungan bintang neutron, dan ledakan bintang, molekul radioaktif yang diinginkan tidak ada di alam dan oleh karena itu harus dibuat secara artifisial.
Garcia Ruiz dan rekan-rekannya telah menyempurnakan teknik untuk membuat molekul radioaktif di laboratorium dan mempelajari sifat-sifatnya dengan tepat.
Tahun lalu, mereka melaporkan metode untuk menghasilkan molekul radium monofluorida, atau RaF, molekul radioaktif yang mengandung satu atom radium tidak stabil dan atom fluorida.
Dalam studi baru mereka, tim menggunakan teknik serupa untuk menghasilkan isotop RaF, atau versi molekul radioaktif dengan jumlah neutron yang bervariasi.
Seperti yang mereka lakukan dalam percobaan sebelumnya, para peneliti menggunakan fasilitas Pemisah Massa Isotop On-Line, atau ISOLDE, di CERN, di Jenewa, Swiss, untuk menghasilkan sejumlah kecil isotop RaF.
Fasilitas tersebut menampung sinar proton berenergi rendah, yang diarahkan oleh tim ke sebuah target—cakram uranium-karbida berukuran setengah dolar, di mana mereka juga menyuntikkan gas karbon fluorida.
Reaksi kimia berikutnya menghasilkan kebun binatang molekul, termasuk RaF, yang dipisahkan tim menggunakan sistem laser, medan elektromagnetik, dan perangkap ion yang presisi.
Para peneliti mengukur massa setiap molekul untuk memperkirakan jumlah neutron dalam inti radium molekul. Mereka kemudian mengurutkan molekul berdasarkan isotop, sesuai dengan jumlah neutronnya.
Pada akhirnya, mereka memilah lima isotop RaF yang berbeda, masing-masing membawa lebih banyak neutron daripada yang berikutnya. Dengan sistem laser terpisah, tim mengukur tingkat kuantum setiap molekul.
“Bayangkan sebuah molekul bergetar seperti dua bola pada pegas, dengan asejumlah energi tertentu,” jelas Udrescu, mahasiswa pascasarjana Laboratorium Ilmu Nuklir MIT.
“Jika Anda mengubah jumlah neutron di salah satu bola ini, jumlah energi bisa berubah. Tapi satu neutron adalah 10 juta kali lebih kecil dari sebuah molekul, dan dengan presisi kami saat ini, kami tidak berharap bahwa mengubah satu akan menciptakan perbedaan energi, tetapi itu terjadi. Dan kami dapat dengan jelas melihat efek ini.”
Udrescu membandingkan sensitivitas pengukuran untuk dapat melihat bagaimana Gunung Everest, yang ditempatkan di permukaan matahari, dapat, betapapun kecilnya, mengubah jari-jari matahari.
Sebagai perbandingan, melihat efek tertentu dari pelanggaran simetri akan seperti melihat bagaimana lebar sehelai rambut manusia akan mengubah jari-jari matahari.
Hasilnya menunjukkan bahwa molekul radioaktif seperti RaF sangat sensitif terhadap efek nuklir dan sensitivitasnya mungkin mengungkapkan efek yang lebih halus dan belum pernah terlihat sebelumnya, seperti sifat nuklir kecil yang melanggar simetri, yang dapat membantu menjelaskan materi-antimater alam semesta. asimetri.
“Molekul radioaktif yang sangat berat ini istimewa dan memiliki kepekaan terhadap fenomena nuklir yang tidak dapat kita lihat pada molekul lain di alam,” kata Udrescu.
“Ini menunjukkan bahwa, ketika kita mulai mencari efek yang melanggar simetri, kita memiliki peluang besar untuk melihatnya dalam molekul-molekul ini.”