Misteri Asal-Usul Massa: Ilmuwan Temukan Bukti Materi Eksotis di Dalam Inti Atom

SEBUAH eksperimen fisika skala besar berhasil mengungkap bukti keberadaan bentuk materi baru yang aneh, di mana partikel berumur pendek terjebak di dalam inti atom. Keadaan eksotis ini berpotensi menjawab salah satu teka-teki terbesar dalam sains: bagaimana materi memperoleh massanya.

Temuan ini menunjukkan partikel dapat memiliki berat yang lebih ringan saat dikelilingi oleh materi nuklir yang padat. Hasil penelitian ini mendukung teori lama mengenai bagaimana ruang hampa (vakum) memengaruhi massa suatu benda.

Menembus Rahasia Ruang Hampa

Dalam fisika modern, massa tidak hanya berasal dari materi itu sendiri, melainkan terikat pada sifat ruang hampa yang dinamis dan memiliki struktur kompleks. Untuk memahami kerangka tersembunyi ini, para ilmuwan mempelajari sistem partikel khusus yang disebut meson, partikel yang terdiri dari quark dan anti-quark.

Baca juga : Ilmuwan Temukan Batas Kepadatan Bintang Neutron

Ketika meson terikat bersama inti atom, terbentuklah apa yang disebut sebagai mesic nucleus. Melalui sistem inilah para peneliti dapat menyelidiki bagaimana struktur vakum berubah dan bagaimana massa partikel dihasilkan di alam semesta.

Penemuan Materi Eksotis: Inti Eta-Prime

Tim peneliti internasional melaporkan tanda-tanda keberadaan η'-mesic nucleus (inti eta-prime), sebuah kondisi yang sebelumnya hanya diprediksi secara teori. Dalam kondisi tertentu, partikel meson yang hanya bertahan kurang dari sepersepuluh juta detik dapat terjebak sementara di dalam inti atom.

"Salah satu partikel yang sangat menarik adalah meson η' (eta-prime)," ujar penulis senior, Kenta Itahashi. "Partikel ini luar biasa berat dibandingkan partikel sejenisnya, dan fisikawan memperkirakan massanya berubah saat berada di dalam materi nuklir."

Eksperimen Presisi Tinggi

Pencarian materi eksotis ini dilakukan di GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Jerman. Para peneliti menembakkan sinar proton berenergi tinggi ke target karbon untuk menciptakan meson η'.

Menggunakan spektrometer beresolusi tinggi bernama Fragment Separator (FRS) dan detektor khusus WASA, tim berhasil mengidentifikasi sinyal yang menunjukkan bahwa meson tersebut telah tercipta dan tertangkap di dalam inti atom.

"Analisis kami menunjukkan bahwa kondisi terikat tersebut memang terbentuk," jelas penulis utama, Ryohei Sekiya. Data yang diperoleh menunjukkan pola yang konsisten dengan pembentukan mesic nucleus.

Mengapa Massa Bisa Berubah?

Temuan paling menarik dari eksperimen ini adalah indikasi bahwa massa meson η' kemungkinan besar menurun atau "menyusut" saat berada di dalam materi nuklir. Hal ini memberikan bukti eksperimental langka tentang bagaimana sifat partikel dapat berubah di bawah kondisi ekstrem.

"Pengukuran kami memberikan petunjuk baru yang penting tentang bagaimana meson berperilaku dalam materi nuklir," tambah Itahashi. "Ini membawa kita lebih dekat untuk menjawab pertanyaan fundamental tentang bagaimana materi memperoleh massa."

Tim peneliti berencana melakukan eksperimen lanjutan untuk meningkatkan akurasi pengukuran dan mencari sinyal peluruhan tambahan guna memperkuat bukti keberadaan η'-mesic nucleus ini. Hasil studi lengkapnya telah dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters. (Science Daily/Z-2)