Jika kamu bisa mengkonversi semua energi yang terkandung dalam 1 kg gula, atau 1 kg air, atau 1 kg benda yang lain, Anda bisa mengendarai mobil selama sekitar 100.000 tahun tanpa berhenti!
Mengapa?
Albert Einstein, pada tahun 1905, menuliskan persamaan terkenal E = mc^2. Ia mengatakan bahwa massa adalah bentuk energi yang terkonsentrasi. Energi itu seperti 'uang' alam, yang datang dalam dua sisi yang berbeda, dan dengan nilai tukar yang sangat besar - dengan kuadrat kecepatan cahaya.1 kg sesuai dengan 25000000000 kWh energi; 1 gr akan cukup untuk memasok energi untuk sebuah kota kecil sepanjang hari!
Tapi bagaimana energi diubah menjadi materi, atau sebaliknya? Meteorit besar melintasi tata surya kita umumnya dengan kecepatan khas sekitar 30 km/detik. Jika dia memasuki atmosfir bumi, energi geraknya diubah menjadi panas, mencapai 100.000 C atau lebih dan mencairkan sebagian besar materialnya ('bintang jatuh').Kita tidak memiliki teknologi untuk membuat sebuah pesawat ruang angkasa terbang dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (300.000 km/detik), tapi kita bisa - menggunakan akselerator di CERN - membuat partikel tunggal (seperti proton, inti atom hidrogen) bergerak secepat itu.
Jika sebuah partikel bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya dan menabrak materi lain, energi nya juga berubah, menghasilkan 'suhu' sekitar 10.000.000.000.000 C atau lebih. Dalam keadaan ekstrim ini, energi yang dibebaskan dalam tabrakan, akan berubah menjadi materi.
Bayangkan Dalam sebuah pabrik koin, sebuah cetakan silinder ditekan ke dalam lembar logam panas, dan terciptalah koin koin. Koin yang tercipta hanya dalam ukuran tertentu sesuai dengan besar penampang cetakan silinder yang tersedia dan juga dengan nilai-nilai yang sudah ditentukan seperti Rp 100, 200, 500 dan 1000.
Demikian pula alam (baca: Tuhan), tidak mengijinkan energi untuk dikonversi menjadi sebarang materi. Alam telah memberikan kita 'cetakan' (baca: Qadar), sesuai tepat dengan jumlah energi yang dibolehkan, serta memiliki beberapa sifat khusus lainnya.Hasil 'cetakan' ini (koin), analog dengan partikel, antara lain seperti proton, neutron dan elektron. Tiap tiap partikel memiliki sifat sifat khas/unik, seperti massa, muatan listrik atau cara partikel partikel tersebut berinteraksi dengan partikel lainnya.
Jadi bisakah saya mengubah energi menjadi sebuah proton tunggal atau elektron tunggal? Bayangkan lembaran logam panas ('energi')di sebuah pabrik koin tadi. Ketika kamu membuat sebuah koin dari lembaran logam, yang tersisa dari lembar logam itu adalah sebuah lubang. Kamu bisa menyebut lubang ini sebagai "anticoin".
Hal ini mirip dengan apa yang terjadi ketika energi berubah menjadi materi. Banyak percobaan telah menunjukkan bahwa pada waktu yang bersamaan, partikel yang tercipta selalu sepasang, yaitu partikel dan bayangan cerminnya (mirror image), yang disebut 'anti-partikel'. Tak seorang pun pernah mengamati produksi partikel saja, atau hanya antipartikel saja.
Contoh diatas juga menunjukkan fitur lainnya yang teramati pada partikel dan antipartikel. Untuk membuat mereka, dibutuhkan energi, dan ketika kamu membawa mereka kembali bersama-sama, maka akan terjadi 'pemusnahan' diikuti oleh pelepasan energi, karena mereka akan lenyap, berubah menjadi sebuah kilatan energi. Hal ini seperti meletakkan koin itu kembali ke dalam lubang, meninggalkan lembaran logam awal.
Sejarah Antimateri
Sejarah antimateri dimulai dengan seorang fisikawan muda bernama Paul Dirac dan implikasi yang aneh dari persamaan matematika ...
Ini terjadi pada awal abad ke-20, merupakan waktu yang menyenangkan ketika dasar-dasar fisika yang terguncang oleh penampilan dua teori baru yang penting: relativitas dan mekanika kuantum.
Pada tahun 1905 Albert Einstein memperkenalkan teori Relativitas Khusus, menjelaskan hubungan antara ruang dan waktu, antara energi dan massa dalam persamaan terkenal E = mc^2. Dan Sementara itu percobaan telah menunjukkan bahwa cahaya kadang-kadang berperilaku sebagai sebuah gelombang, tapi disaat lain berperilaku seolah-olah seperti aliran partikel kecil. Max Planck mengusulkan bahwa setiap gelombang cahaya harus datang dalam paket kecil, yang disebut "kuantum": sedangkan jauh sebelumnya, Newton telah mengisaratkan bahwa cahaya adalah gelombang. Einstein kemudian datang dengan pencerahan yang mendamaikan dua teori ini. Dia berpendapat bahwa cahaya bukanlah hanya sebuah gelombang saja atau hanya sebuah partikel saja, tapi bisa diperlakukan sebagai keduanya.
Pada tahun 1920-an, fisikawan mencoba untuk menerapkan konsep yang sama dengan atom dan konstituennya, dan pada akhir dekade, Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg telah menemukan teori baru yaitu fisika kuantum. Masalahnya, teori kuantum Schrodinger tidak relativistik - yang berarti deskripsi kuantum bekerja hanya untuk partikel bergerak perlahan, dan bukan untuk partikel yang berkecepatan tinggi mendekati kecepatan cahaya (atau "relativistik").
Pada tahun 1928, Paul Dirac memecahkan masalah: ia menulis sebuah persamaan, yang mengkombinasikan teori kuantum dan relativitas khusus, untuk menggambarkan perilaku elektron. Persamaan Dirac membawanya memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 1933, tetapi juga menimbulkan masalah lain: seperti halnya x^2 = 4 yang dapat memiliki dua solusi yang mungkin (x = 2 ATAU x = -2), sehingga persamaan Dirac bisa memiliki dua solusi, satu untuk elektron dengan energi positif, dan satu untuk sebuah elektron dengan energi negatif. Namun dalam fisika klasik (dan akal sehat!), Energi partikel selalu harus angka positif!
Dirac mengartikan ini bahwa untuk setiap partikel yang ada, di sana akan ada anti-partikel yang tepat sesuai dengan partikel tetapi dengan muatan yang berlawanan. Untuk elektron, misalnya, harus ada "antielektron" identik dalam segala hal tapi dengan muatan listrik positif. Dalam Kuliah Nobel, Dirac berspekulasi tentang keberadaan alam semesta lain yang terbuat dari antimateri!
Sekarang, semua tiga partikel yang membentuk atom (elektron, proton dan neutron) diketahui masing-masing memiliki antipartikel. Jadi jika partikel, terikat bersama dalam atom, adalah unit dasar materi, adalah wajar untuk berpikir bahwa antipartikel, terikat bersama dalam antiatoms, merupakan unit dasar dari antimateri.
Tapi apakah materi dan antimateri persis sama dan berlawanan, atau simetris, seperti yang disiratkan Dirac?
 |
| Atom Hidrogen |
Langkah penting berikutnya adalah untuk menguji simetri ini. Fisikawan ingin tahu: bagaimana antipartikel subatomik berperilaku ketika mereka bersama-sama? Apakah sebuah antiproton dan antineutron tetap bersama untuk membentuk suatu antinucleus, seperti proton dan neutron tetap bersama untuk membentuk inti atom?
 |
| Atom Antihidrogen |
Jawaban untuk pertanyaan antinuclei ditemukan pada tahun 1965 dengan pengamatan antideuteron, inti dari antimateri yang terbuat dari satu antiproton ditambah satu antineutron (sementara deuteron, inti dari atom deuterium, terbuat dari proton ditambah neutron) . Pembuktian secara eksperimen secara hampir bersamaan dicapai oleh dua tim fisikawan, satu dipimpin oleh Antonino Zichichi, menggunakan Proton Synchrotron di CERN, dan yang lainnya dipimpin oleh Leon Lederman, menggunakan Gradient alternating Synchrotron (AGS) akselerator di Brookhaven National Laboratory, New York.
1995: Dari Antipartikel ke Antimateri
Setelah membuat antinuclei, tentu pertanyaan selanjutnya adalah: dapat antielektron menempel pada antinuclei untuk membuat antiatoms?
Bahkan jawabannya baru terungkap 16 tahun yang lalu, berkat mesin yang sangat unik dan khusus, milik CERN, Cincin Antiproton Energi Rendah {Low Energy Antiproton Ring (LEAR)}. Bertentangan dengan akselerator, Lear sebenarnya "memperlambat" antiproton. Fisikawan kemudian bisa mencoba untuk memaksa sebuah positron (nama lain dari antielektron) untuk tetap pada antiproton, membuat atom antihidrogen, atom nyata dari antimateri.
Menjelang akhir 1995, antiatoms pertama diproduksi di CERN oleh sebuah tim fisikawan Jerman dan Italia. Meskipun hanya 9 antiatoms yang dibuat, tetapi berita itu begitu mendebarkan dan dimuat dihalaman depan banyak surat kabar di dunia.
Pencapaian ini menyarankan bahwa atom antihidrogen dapat memainkan perannya dalam studi antisemesta, mirip dengan yang dimainkan oleh atom hidrogen dalam selama lebih dari satu abad sejarah ilmiah. Hidrogen membentuk tiga perempat dari alam semesta kita, dan banyak dari apa yang kita ketahui tentang kosmos telah ditemukan dengan mempelajari hidrogen biasa.
Tapi apakah antihidrogen berperilaku persis seperti hidrogen biasa? Untuk menjawab pertanyaan ini CERN memutuskan untuk membangun fasilitas eksperimen baru: Decelerator Antiproton.
Decelerator Antiproton (AD) adalah fasilitas-satunya dari jenisnya di dunia. Alat ini adalah semacam pabrik antimateri, yang secara unik mampu menjebak dan memperlambat antiproton hingga kecepatannya sampai pada kecepatan di mana para ilmuwan bisa mempelajari mereka.
 |
| Decelerator Antiproton |
Antimateri dalam kehidupan Sehari hari
Saat ini antimateri digunakan di bidang medis untuk scan otak. Ketika elektron dan positron bertemu, pada energi tinggi, mereka dapat ber rematerialize sebagai partikel dan antipartikel baru, namun pada energi rendah, elektron-positron annihilations dapat digunakan untuk mengungkapkan kerja otak dalam teknik yang disebut Positron Emission Tomography (PET). Dalam PET, positron berasal dari peluruhan inti radioaktif yang tergabung dalam cairan khusus yang disuntikkan ke pasien. Positron kemudian datang dan kontak dengan elektron dalam atom di dekatnya. Namun elektron dan positron hampir dalam keadaan diam/berhenti ketika mereka bersama-sama, tidak ada energi annihilasii yang cukup untuk membuat partikel dan anti-partikel, sehingga energi muncul sebagai dua sinar gamma yang meluncur dalam arah yang berlawanan dan kemudian dapat dideteksi dan dianalisis untuk menentukan berbagai aspek otak.
 |
| PET |
 |
| Hasil PET yang menunjukkan bhw level High Dopamine Transporter tdk berhubungan dg attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) |
Sinar Kosmik
Sinar kosmik dari luar angkasa adalah partikel berenergi pertama yang pernah dipelajari. Sebuah sinar kosmik melewati beberapa orang setiap detik setiap hari. Sinar kosmik yang biasanya berasal dari sebuah supernova ini,adalah proton berenergi tinggi. Ketika mereka meluncur menuju Bumi, mereka bertabrakan dengan atom di udara. Beberapa energi tabrakan muncul kembali sebagai pasangan baru dari partikel dan antipartikel. Dengan demikian Sinar kosmik merupakan sumber alami dari antipartikel.
Ada pada Komet?
Pada tanggal 4 Juli 2005, Pesawat ruang angkasa NASA, Deep Impact, menembak komet 9P/Tempel 1 dan hasilnya mengkonfirmasi bahwa komet adalah sumber alami dari antimateri. Telah banyak spekulasi bahwa dalam abad ke-21, energi antimateri akan menyediakan listrik untuk rumah-rumah penduduk tanpa merusak lingkungan kita.
Wallahualam