Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kondisi Kosmik yang Luar Biasa Membawa Bintang Neutron Turun ke Bumi

Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Michigan State University telah membantu menciptakan kondisi kosmik di akselerator ion berat RIKEN di Jepang.

Bayangkan mengambil semua air di Danau Michigan — lebih dari satu kuadriliun galon — dan memerasnya ke dalam ember 4 galon, jenis yang akan Anda temukan di toko perangkat keras.

IMAGES
Gambar: media.suara.com

Tinjauan singkat dari angka-angka menunjukkan bahwa ini seharusnya tidak mungkin: itu terlalu banyak barang dan tidak cukup ruang. Tapi kepadatan aneh ini adalah ciri khas benda langit yang dikenal sebagai bintang neutron. Bintang-bintang ini hanya berdiameter sekitar 15 mil, namun mereka memiliki massa lebih banyak daripada matahari kita berkat beberapa fisika ekstrem.

Dipimpin oleh para peneliti dari Michigan State University, sebuah kolaborasi internasional kini telah meniru kondisi kosmik bintang neutron di Bumi untuk menyelidiki lebih baik ilmu pengetahuan ekstrem itu. Tim membagikan hasilnya dalam jurnal Physical Review Letters pada 19 April 2021.

Untuk percobaan, tim memilih timah untuk membantu membuat sup nuklir padat yang kaya akan neutron, membantunya meniru lingkungan bintang neutron lebih dekat. Tim tersebut mempercepat sinar yang terbuat dari inti timah hingga hampir dua pertiga kecepatan cahaya di Pusat Sains Berbasis Akselerator RIKEN Nishina Jepang. Penelitian ini didanai oleh Office of Nuclear Physics di US Department of Energy Office of Science, atau DOE-SC, dan Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology – Japan, atau MEXT, Japan.

Para peneliti mengirim balok itu meluncur melalui target timah tipis, atau foil, untuk menghancurkan inti timah bersama. Nukleusnya pecah dan hanya dalam sekejap — sepersejuta dari satu triliun detik — puing-puing itu ada sebagai wilayah super padat dari blok bangunan nuklir yang disebut proton dan neutron. Meskipun lingkungan ini cepat berlalu, ia hidup cukup lama untuk menciptakan partikel langka yang disebut pion (yang diucapkan "pie-on" — "pi" berasal dari huruf Yunani ).

Dengan menciptakan dan mendeteksi pion ini, tim memungkinkan para ilmuwan untuk menjawab pertanyaan yang masih ada tentang ilmu nuklir dan bintang neutron dengan lebih baik. Misalnya, karya ini dapat membantu para ilmuwan mengkarakterisasi lebih baik tekanan internal yang menjaga bintang neutron agar tidak runtuh di bawah gravitasinya sendiri dan menjadi lubang hitam.

“Eksperimen yang telah kami lakukan tidak dapat dilakukan di tempat lain, kecuali di dalam bintang neutron,” kata Betty Tsang, profesor ilmu nuklir dan peneliti di National Superconducting Cyclotron Laboratory, atau NSCL, di MSU.

Sayangnya, para ilmuwan tidak dapat mendirikan toko di dalam bintang neutron. Selain suhu terik dan gaya gravitasi yang menghancurkan, bintang neutron terdekat berjarak sekitar 400 tahun cahaya.  

Namun, ada tempat lain di alam semesta di mana para ilmuwan dapat mengamati materi yang dikemas dengan kepadatan yang luar biasa. Itu adalah di laboratorium akselerator partikel, di mana para ilmuwan dapat menghancurkan inti atom, atau inti, untuk memeras sejumlah besar materi nuklir menjadi volume yang sangat kecil.

Tentu saja, ini juga bukan cakewalk.

“Eksperimennya sangat sulit,” kata Tsang. “Itulah mengapa tim sangat bersemangat tentang ini.” Tsang dan William Lynch, seorang profesor fisika nuklir di Departemen Fisika dan Astronomi MSU, memimpin kontingen peneliti Sparta dalam tim internasional.

Untuk mewujudkan tujuan kolektif mereka dalam penelitian ini, lembaga yang berkolaborasi masing-masing memainkan kekuatan mereka.

“Itulah mengapa kami mengumpulkan kolaborator,” kata Tsang. “Kami memecahkan masalah dengan memperluas grup dan mengundang orang-orang yang benar-benar tahu apa yang mereka lakukan.”

MSU, yang merupakan rumah bagi program pascasarjana fisika nuklir peringkat teratas Amerika Serikat, memimpin pembangunan detektor pion. Instrumen, yang disebut SπRIT Time Projection Chamber, dibuat dengan kolaborator dari Texas A&M University dan RIKEN.

Akselerator partikel RIKEN menawarkan kekuatan dan inti timah kaya neutron langka yang diperlukan untuk menciptakan lingkungan yang mengingatkan pada bintang neutron. Peneliti dari Technical University, Darmstadt, di Jerman menyumbangkan target timah yang harus memenuhi spesifikasi yang tepat. Mahasiswa, staf, dan fakultas dari institusi lain di Asia dan Eropa membantu membangun eksperimen dan menganalisis data.

Eksperimen di akselerator RIKEN ini membantu mendorong pemahaman itu ke tingkat yang lebih tinggi baik dalam hal energi dan kepadatan, tetapi ada lebih banyak tantangan.

Ketika Fasilitas untuk Balok Isotop Langka, atau FRIB, beroperasi pada tahun 2022, fasilitas itu juga menjanjikan untuk menjadi pusat kolaborasi internasional dalam ilmu nuklir. Dan fasilitas tersebut akan dilengkapi secara unik untuk terus mengeksplorasi bagaimana sistem nuklir berperilaku pada energi dan kepadatan ekstrim.

“Ketika FRIB online, itu akan memberi kami lebih banyak pilihan balok dan memungkinkan kami melakukan pengukuran yang jauh lebih presisi,” kata Tsang. "Dan itu akan membuat kita memahami interior bintang neutron dengan lebih baik dan menemukan hal-hal yang lebih menarik, lebih mengejutkan."

 

 

Powered By NagaNews.Net