Para ilmuwan di Large Hadron Collider (LHC) CERN telah mengkonfirmasi bahwa keadaan awal alam semesta – plasma kuark dan gluon bersuhu triliun derajat – berperilaku seperti cairan, mendukung gagasan bahwa kosmos awal adalah “sup primordial” yang sebenarnya. Penemuan ini memberikan bukti penting untuk memahami kondisi segera setelah Big Bang, ketika partikel fundamental pertama kali terbentuk.
Menciptakan Kembali Alam Semesta Awal
Plasma quark-gluon (QGP), suatu wujud materi yang ada hanya sepersejuta detik setelah alam semesta lahir, kini diciptakan kembali secara artifisial dengan bertabrakan dengan ion timbal berat dengan kecepatan mendekati cahaya di dalam LHC. Dalam kondisi ekstrim ini, quark dan gluon, yang biasanya terkurung dalam proton dan neutron, dilepaskan, sehingga secara singkat meniru lingkungan alam semesta awal.
Para peneliti dari MIT, dengan menggunakan detektor Compact Muon Solenoid (CMS) LHC, mengamati bahwa partikel yang bergerak melalui QGP ini menciptakan “bangunan” yang serupa dengan yang ditinggalkan oleh perahu yang membelah air. Perilaku ini membuktikan bahwa plasma merespons partikel yang bergerak seperti cairan, bukan sebagai partikel individual yang tersebar secara acak. Kohesi inilah yang mendefinisikannya sebagai cairan.
‘Model Hibrid’ Dikonfirmasi
Temuan ini mendukung “model hybrid” QGP, yang memperkirakan respons seperti cairan ini. Eksperimen sebelumnya kesulitan mendeteksi kebangkitan ini karena quark yang berlawanan mengaburkan efek satu sama lain. Tim MIT mengembangkan teknik baru, mengalihkan fokus dari pasangan quark ke menganalisis interaksi antara quark dan Z-boson netral. Z-boson memiliki dampak minimal terhadap plasma di sekitarnya, sehingga memungkinkan para peneliti untuk mengisolasi dan mengamati kebangkitan yang hanya dihasilkan oleh quark.
Setelah menganalisis 13 miliar tabrakan LHC, tim mengidentifikasi lebih dari 2.000 kejadian di mana quark meninggalkan pola bangun yang jelas dan konsisten dengan dinamika fluida. Bukti ini menegaskan bahwa QGP bukan sekadar fluida melainkan cairan sejati, yang mampu memperlambat partikel yang bergerak dan menghasilkan riak.
Implikasinya bagi Kosmologi
Penemuan ini penting karena memvalidasi model teoretis alam semesta awal dan memberikan wawasan tentang pembentukan materi. QGP bukan hanya cairan pertama yang ada; pada suhu triliunan derajat, suhunya juga terpanas. Menjadi cairan yang mendekati sempurna berarti komponen-komponennya mengalir dengan lancar, tanpa gesekan.
“Kami telah memperoleh bukti langsung pertama bahwa quark memang membawa lebih banyak plasma saat bergerak,” kata Yen-Jie Lee, anggota tim di MIT. “Ini akan memungkinkan kita mempelajari sifat dan perilaku cairan eksotik ini dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.”
Kemampuan untuk mempelajari sup primordial ini akan menyempurnakan pemahaman kita tentang momen-momen awal alam semesta dan kondisi yang melahirkan materi yang kita lihat saat ini.
