CERN Ciptakan Hujan Kosmik di Lab, Fisikawan Ungkap Rahasia Partikel

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan di CERN menggunakan Large Hadron Collider (LHC) untuk menabrakkan atom oksigen dengan proton, menciptakan kembali momen-momen awal hujan partikel kosmik di laboratorium. Eksperimen yang berlangsung pada 1 Juli 2025 ini menjawab ketidakpastian lama dalam model simulasi hujan kosmik dan membuka babak baru dalam memahami asal usul sinar kosmik.

Selama lebih dari seabad, ilmuwan mengetahui bahwa sinar kosmik—inti atom berenergi tinggi yang sebagian besar berupa hidrogen—menghantam atmosfer Bumi dan memicu hujan partikel sekunder. Namun, bagaimana tepatnya hujan itu terbentuk masih menjadi misteri. Berbagai model komputer memberikan prediksi yang berbeda-beda, sehingga diperlukan data eksperimen yang presisi. "Kami perlu tahu model mana yang benar-benar menggambarkan tabrakan di langit," ujar seorang fisikawan yang terlibat dalam studi yang dipublikasikan di Physical Review Letters.

Eksperimen ini menggunakan berkas proton sebagai pengganti sinar kosmik dan berkas oksigen sebagai simulasi atmosfer Bumi. Setiap tabrakan menghasilkan semburan partikel yang merekam detik-detik awal hujan kosmik. Detektor ATLAS, seukuran lapangan sepak bola, menangkap lebih dari 200 juta gambar per hari, memungkinkan pengukuran jumlah dan energi partikel dengan akurasi 10 kali lebih tinggi daripada model komputer.

Hasil ini tidak hanya penting bagi fisika partikel, tetapi juga bagi astrofisika energi tinggi. Dengan mengetahui komposisi sinar kosmik—berapa banyak yang terbuat dari hidrogen versus atom yang lebih berat—ilmuwan dapat melacak asal usulnya, yang diduga berasal dari ledakan bintang dan lubang hitam supermasif. "Studi ini memperbarui hubungan antara fisika partikel dan astrofisika," kata peneliti.

Bagi Indonesia, perkembangan ini menawarkan peluang kolaborasi riset internasional. Meskipun Indonesia belum memiliki akselerator partikel sendiri, ilmuwan Indonesia dapat berkontribusi melalui analisis data dan pengembangan teori. Selain itu, teknologi detektor yang dikembangkan di CERN sering kali menemukan aplikasi di bidang medis dan industri, seperti pencitraan dan material. Partisipasi dalam proyek semacam ini dapat mendorong kemajuan iptek nasional.

"Kami berharap hasil ini meningkatkan pemahaman tentang hujan kosmik dan membantu mengurai peristiwa paling ekstrem di alam semesta," ujar peneliti.

Ke depan, tim peneliti berencana memperluas eksperimen dengan berbagai jenis inti atom untuk memetakan komposisi sinar kosmik secara lebih rinci. Pertanyaan besar yang masih menunggu jawaban: apakah model standar fisika partikel cukup untuk menjelaskan seluruh spektrum sinar kosmik, ataukah diperlukan fisika baru? Jawabannya mungkin akan datang dari generasi eksperimen berikutnya.