“It’s a great day for particle physics and it’s really a profound discovery about how nature works,” said Pier Oddone, director of Fermilab.
CERN won the transatlantic race to find the Higgs after Fermilab’s proton-antiproton accelerator shut down last September. On July 2, in their final analysis, Fermilab physicists reported that their data could narrow the Higgs mass range only to between 115 billion and 135 billion electron volts, with a statistical significance of 2.9 sigma (#000080;">SN Online: 7/2/12).
Since April the LHC has been colliding beams at energies of 8 trillion electron volts — 4 trillion electron volts in each beam — at four times the energy of Fermilab’s machine. Lab officials have decided to extend the LHC’s current run by up to three months to gather as much data as possible before it shuts down for two years for a major upgrade to 14 trillion electron volts.
Now that the Higgs has almost certainly been found, scientists are looking forward to learning more about it. So far, the particle seen in the experiments looks like the Higgs as predicted by the standard model, Heuer said, but slight differences could still exist. He compared the task to trying to determine from afar if a person approaching is your best friend or your best friend’s twin. Only when the person gets close enough can you determine which one it is. LHC measurements should soon reveal whether the particle’s properties match those predicted by the standard model, or whether new physics might be at work.
“Confirmation of theory is satisfying, but it would be more eventful if there were significant disagreements and controversies to resolve,” said Frank Taylor, an MIT physicist who works on the ATLAS collaboration.
Teori keberadaan partikel Higgs boson pertama kali dicetuskan oleh fisikawan Peter Higgs tahun 1964. Saat itu konsep partikel berkembang ketika fisikawan menyelesaikan penyusunan teori yang menjelaskan sifat seluruh materi di dunia ini. Ribuan fisikawan yang bekerja selama puluhan tahun untuk eksperimen itu kemudian sampai pada sebuah teori yang disebut sebagai “Model Partikel Standar”. Model ini menyebutkan bahwa jika benda dihancurkan hingga ukuran terkecil maka akan terdapat 16 partikel elementer. Beberapa partikel mendasar ini misalnya elektron, foton, danquark. Partikel-partikel yang memang sudah akrab dengan para ilmuwan dan bahkan tidak asing di telinga awam.
Partikel Tuhan atau partikel higgs ini dipercaya dapat menguak misteri tentang terjadinya alam semesta. Pertanyaan lain berkembang yaitu mengapa segala sesuatu memiliki massa.
Seperti kasus yang dialami Michael Persinger (pakar neurologi) di awal tahun 1990-an dan V.S. Ramachandran (Direktur Center for Brain and Cognition) bersama timnya di Universitas California Barat menemukan sesuatu yang kemudian dikenal dengan sebutan “titik Tuhan” (God Spot) dalam otak manusia. Hal ini terjadi ketika para ilmuwan neurologi tersebut meneliti tentang sistem kerja dan jaringan otak manusia. Titik Tuhan itu merupakan istilah untuk menyebut salah satu sel saraf dalam lokus temporal yang berkaitan dengan seluruh pengalaman religius atau spiritual manusia.
Misteri penting dan sulit terpecahkan seperti partikel Higgs boson memang kemudian sering kali dikaitkan dengan eksistensi Tuhan. Fenomena-fenomena kesulitan penelitian ilmiah sering kali juga dijadikan landasan untuk menegaskan tentang keterbatasan sains dan tekhnologi, betapa pun kehebatan ilmuwan mendeteksi tatanan kosmologi alam semesta, selalu ada ruang kosong yang membuat ingin tahu untuk berkembang dan kadang dianggap sebuah titik misterius untuk keberadaan Tuhan.
Sejak teori itu diungkapkan pada 1964 para fisikawan telah menyaring sejumlah besar data dari eksperimen tabrakan partikel berenergi tinggi untuk mengurangi kemungkinan munculnya kesalahan. Sebuah bukti standar statistik yang dikenal sebagai five sigma akan menjadi konfirmasi akhir dari penemuan ini. Dalam hal ini, kemungkinan kesalahan adalah satu dalam satu juta peluang.
Para fisikawan Organisasi Penelitian Nuklir Eropa (CERN) telah mengamati keberadaan partikel kontroversial ini sejak Desember tahun lalu. Ketika itu mereka mengungkapkan telah melihat sekilas petunjuk keberadaan Higgs boson.
Eksperimen selama empat dekade terakhir mengkonfirmasi keberadaan 16 partikel ini. Namun masih ada satu partikel yang menjadi misteri; partikel ke-17 yang kemudian dinamai higgs boson atau partikel Tuhan. Partikel ke-17 ini dianggap sebagai partikel yang paling bertanggung jawab dalam menghasilkan massa di inti atom.
Sinyal kuat keberadaan Higgs boson ditemukan peneliti Fermilab setelah 10 tahun pengoperasian Tevatron, mesin penumbuk atom yang telah beroperasi sejak tahun 1985 dan ditutup pada Desember 2011 lalu. Sinyal didapatkan dari analisis data hasil tumbukan yang telah dilakukan sebelumnya.
Hasil analisis menunjukkan bahwa partikel Higgs, jika memang ada, memiliki massa antara 115 hingga 135 gigaelektrovolts (GeV/c2) atau 130 kali massa proton.
Pembacaan data atau sinyal adanya Higgs boson bukan hal yang mudah. Ilmuwan harus menganalisis apakah sinyal tersebut memang menunjuk pada Higgs boson atau hanya noise. Riset menunjukkan bahwa peluang noise adalah 1 dibanding 550.
Meski demikian, hasil riset belum bisa benar-benar menyatakan bahwa Higgs boson memang ada. Signifikansi sinyal secara statistik hanya 2,9 sigma. Ini hanya bisa menjadi "evidence" akan adanya Higgs boson, belum bisa dijadikan dasar menyatakan bahwa Higgs boson telah ditemukan (discovered).
Untuk bisa menyatakan bahwa Higgs boson telah ditemukan, signifikansi harus bisa mencapai 5 sigma. Ini berarti bahwa peluang sinyal emmang menunjuk pada higgs boson adalah 99,99994 persen dan peluang noise adalah 0,00006 persen.
Sinyal tersebut ditemukan oleh tim peneliti dari Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Illinois, Amerika Serikat.
"Data kami menunjukkan secara kuat eksistensi Higgs boson, namun masih membutuhkan hasil eksperimen di Large Hadron Collider di Eropa untuk menyatakannya sebagai penemuan," kata Rob Roser, juru bicara Fermilab, seperti dikutip AFP, Senin (2/7/2012).
Large hadron Collider (LHC) adalah penumbuk atom terbesar yang beroperasi di bawah koordinasi Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (CERN). LHC berlokasi di perbatasan Swiss-Perancis di kedalaman 175 meter di bawah tanah.
CERN beberapa bulan lalu memberikan laporan secara lebih terperinci berdasarkan detektor A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS) dan Compact Muon Solenoid (CMS). Dua detektor ini merupakan bagian dari Large Hadron Collider, mesin penumbuk atom terkuat di dunia milik CERN. Dua detektor lain adalah Alice dan LHCb.
Laporan CERN mengatakan bahwa ATLAS mendeteksi partikel Tuhan pada rentang energi 140-490 GeV. Dan ada keganjilan pada rentang energi 116-130 GeV. Keganjilan dimungkinkan berasal dari fluktuasi energi tidak terduga yang muncul. Namun hal tersebut dimungkinkan menjadi pertanda kehadiran partikel Tuhan. Untuk menegaskan dugaan kedua tentang 'Partikel Tuhan', Fabiola Gianotti (juru bicara eksperimen ATLAS) bertekad memperbanyak eksperimen sehingga partikel Tuhan semakin terpojok pada 2012.
The other nice thing about the expanded data is that they got rid of something that was a bit awkward in last year's data. The two detectors, ATLAS and CMS, both saw signals near 125GeV, but the peaks were on opposite sides: CMS at 124GeV, ATLAS at 127GeV. With more data, that apparent discrepancy seems to have gone away, and everyone is now saying 126GeV. (Someone noted that's roughly comparable in mass to an iodine atom.)
Hasil analisis Fermilab diumumkan Senin 2 Juli 2012. Hasil analisis dari LHC yang akan diumumkan Rabu (4/7/2012) dalam konferensi fisika di Melbourne Australia.
Akhirnya ilmuwan CERN resmi menyatakan keberadaan Higgs boson alias partikel Tuhan, dalam sebuah konperensi pers di Jenewa, Rabu 4 Juli 2012. Partikel baru dengan massa sekitar 125-126 gigaelectronvolts (GeV) ini ditemukan lewat eksperimen ATLAS dan CMS menggunakan akselerator partikel terbesar sejagad, Large Hadron Collider, di Jenewa, Swiss.
"Penemuan ini benar-benar suatu hal yang luar biasa yang terjadi dalam hidup saya," kata Peter Higgs saat ditanya wartawan. Peter Ware Higgs adalah fisikawan kelahiran Inggris, 29 Mei 1929 yang pertama kali mengemukakan teori keberadaan partikel Higgs, atau dikenal sebagai partikel Tuhan, pada 1964. Dia duduk di deretan depan saat mengikuti seminar dan konferensi pers di CERN.
Partikel Higgs atau partikel Tuhan ini akan memiliki pengaruh luas pada perkembangan ilmu pengetahuan modern yang mungkin akan menemui puncak-puncaknya serta pemahaman tentang keberadaan alam semesta. Lima pengaruh besar dari penemuan partikel tuhan ini diantaranya adalah:
Asal Usul Massa
Higgs boson telah lama dianggap kunci untuk memecahkan misteri asal-usul massa. Higgs boson berkaitan dengan medan Higgs dan mekanisme Higgs. Teorinya, setiap partikel yang melewati medan Higgs akan memperoleh massa, seperti perenang yang bergerak melalui kolam renang akan basah.
"Jika tidak ada mekanisme seperti itu, maka semuanya akan menjadi tak bermassa," kata Joao Guimarães da Costa, seorang ahli fisika di Harvard University. Penemuan Higgs boson semakin menegaskan bahwa mekanisme Higgs bagi partikel untuk memperoleh massa sudah benar.
Model Standar
Model Standar adalah teori fisika partikel yang menjelaskan konstituen terkecil alam semesta, yakni partikel. Dengan ditemukannya Higgs boson, semua partikel yang diprediksi oleh Model Standar telah lengkap.
"Higgs boson adalah bagian yang hilang dalam Model Standar. Penemuannya akan menjadi konfirmasi bahwa teori-teori yang kita miliki sekarang benar," kata Jonas Strandberg, seorang peneliti di CERN yang bekerja pada eksperimen ATLAS.
Kendati Higgs boson melengkapi Model Standar, namun Model Standar itu sendiri sebenarnya dianggap tidak lengkap. Teori itu tidak mencakup gravitasi dan materi gelap (dark matter) yang diperkirakan membentuk 98 persen dari semua materi di alam semesta.
"Model Standar menggambarkan apa yang telah kita ukur, tapi tidak ada gravitasi dan materi gelap di dalamnya," kata fisikawan CERN William Murray. "Jadi kami berharap bisa memasukkan lebih banyak."
Gaya Dasar Alam Semesta
Penemuan Higgs boson bakal membantu menjelaskan tentang penyatuan dua gaya dasar di alam semesta. Dua gaya itu adalah gaya elektromagnetik yang mengatur interaksi antara partikel bermuatan, serta gaya lemah yang bertanggung jawab untuk peluruhan radioaktif.
Setiap gaya di alam semesta berhubungan dengan partikel. Partikel yang terikat dengan elektromagnetisme adalah foton, dengan ukuran kecil dan tak bermassa. Sementara gaya lemah dikaitkan dengan partikel yang disebut boson W dan Z yang massanya sangat besar. Mekanisme Higgs dianggap bertanggung jawab atas penyatuan keduanya.
"Jika anda menaruh boson W dan Z pada medan Higgs, keduanya akan bercampur dan memperoleh massa," kata Strandberg. "Hal ini menjelaskan mengapa boson W dan Z memiliki massa, sekaligus menyatukan gaya elektromagnetik dan gaya lemah."
Supersimetri
Teori lain yang terpengaruh oleh penemuan Higgs disebut supersimetri. Idenya adalah setiap partikel yang dikenal memiliki partikel "superpartner" dengan karakteristik yang sedikit berbeda.
Teori supersimetri menjadi menarik karena dapat membantu menyatukan beberapa gaya di alam semesta, bahkan menawarkan calon partikel yang membentuk materi gelap. Besarnya massa Higgs boson bakal menentukan kebenaran teori ini.
"Jika Higgs boson ditemukan pada massa yang rendah, teori supersimetri masih layak. Kami masih harus membuktikan bahwa supersimetri memang ada," kata Strandberg.
Validasi LHC
Large Hadron Collider (LHC) adalah akselerator partikel terbesar sejagad. Mesin seharga US$ 10 miliar ini dibangun untuk menyelidiki adanya energi yang lebih besar ketimbang yang pernah dicapai di Bumi. Menemukan Higgs boson disebut-sebut sebagai salah satu tujuan pembuatan LHC.
"Pembuatan mesin untuk menguak rahasia alam semesta butuh biaya besar dan waktu yang lama. Penemuan Higgs boson tentu langkah yang sangat besar dan menjadi pembenaran untuk LHC," kata Guimaraes da Costa.
Yang tak kalah penting, penemuan Higgs boson tentu memiliki implikasi besar bagi ilmuwan Peter Higgs dan rekan-rekannya yang pertama kali mencetuskan teori mekanisme Higgs tahun 1964. "Ada beberapa orang yang akan mendapatkan hadiah Nobel," kata Vivek Sharma, seorang fisikawan di University of California, San Diego.
Sumber : Tempo
Meski mengakui bahwa hasil ini masih bersifat temuan awal, temuan adanya tanda di 5 sigma di sekitar 125-126 GeV dianggap temuan dramatis. Juru bicara CMS, Joe Incandela, mengatakan penelitian kali ini memiliki hasil yang signifikan.
"Ini jelas sebuah partikel baru. Kami tahu ini kemungkinan adalah boson, dan ini merupakan boson terberat yang pernah ditemui," ucap Incandela.
Direktur Riset CERN, Sergio Bertolucci, antusias menyambut hasil penelitian ini. "Kami telah menyatakan tahun lalu, bahwa 2012 akan menemukan partikel seperti Higgs atau selain eksistensi sesuai standar model Higgs," ujar Bertolucci.
“We have now found the last missing cornerstone of the standard model,” said Rolf-Dieter Heuer, CERN’s director-general. “It’s the beginning of a long journey to investigate all the properties of this interesting particle.”
The particle’s mass is around 125 billion electron volts, or about 133 times the mass of a proton. CERN captured the Higgs in two huge experiments, each of which independently reached the gold-standard statistical level for confirming the particle’s discovery.
Bertolucci lalu menyebut observasi partikel baru ini akan menjadi indikasi jejak dalam memahami partikel Tuhan, berdasarkan data yang bisa diperlihatkannya.
Further analysis from Europe should pin down whether this signal is real or not. CERN has the mother of all atom smashers: The 27-kilometer-circumference Large Hadron Collider collides protons with protons at energies never before achieved. Project scientists will present their latest findings at a CERN seminar on the morning of July 4, Geneva time, and also later in the week at a high-energy physics conference in Melbourne, Australia. Rumors are flying that the 125 GeV signal may have gotten stronger with data from CERN’s 2012 data run.
If the Higgs is found, the question turns to whether its properties match predictions made by the standard model, or whether they are slightly different. “If we do find the Higgs, we can start to play these measurements off each other and decide if we have a standard model Higgs or if there’s new physics involved,” said Fermilab physicist Eric James.
Key to the July 4 announcement will be the statistical strength of any reported Higgs signal. Separately, each of the LHC’s two main Higgs experiments may not be able to achieve the desired “five-sigma” signal, meaning the probability is less than 1 in 3.5 million that a statistical fluke could create the same signal or a more extreme one. Combined, the experiments may be able to reach that threshold. (The Tevatron analysis from its two detectors is just under three sigma, meaning the chance is 1 in 550 that a statistical fluke could create something at least as unusual.)
How long it will take, though, remains a mystery. “I can tell you 2012 is the year” to learn if the Higgs exists or not, says Tom LeCompte of Argonne National Laboratory. “I can’t tell you July is the month.”
"Partikel Tuhan" merupakan partikel hipotesis yang mengisi massa menjadi materi. Partikel itu dianggap sangat penting, sebab dianggap bisa melengkapi bahkan menyempurnakan teori alam semesta yang diperkenalkan Albert Einstein.
Berdasarkan teori tersebut, Higgs boson merupakan perantara yang kemungkinan membuat bintang, planet, dan kehidupan menjadi mungkin, dengan memberi massa untuk sejumlah partikel dasar. Ini juga dasar yang menyebut Higgs boson disebut "Partikel Tuhan".
[ via Penemuan Partikel Tuhan Belum Lengkap | Penemuan "Partikel Tuhan" Makin Dekat | Fisikawan Yakin adanya 'Partikel Tuhan' | Misteri Partikel ke-17 itu “Partikel Tuhan” | Sinyal Keberadaan Partikel Tuhan Ditemukan | Partikel Tuhan, Kunci Terbentuknya Alam Semesta | Misteri Partikel Tuhan Segera Terjawab | Higgs found | Hasil Riset "Partikel Tuhan" Bocor | CERN celebrates as Higgs signal reaches significance ]
