Hanya dalam satu hari selama beberapa cangkir kopi di sebuah kantor kecil di Laboratorium Fisika Blackett Imperial, tiga fisikawan bekerja dengan cara yang relatif sederhana untuk membuktikan secara fisis, sebuah teori yang awalnya dirancang oleh ilmuwan Breit dan Wheeler pada tahun 1934.
Breit dan Wheeler menyarankan bahwa seharusnya mungkin untuk mengubah cahaya menjadi materi dengan menabrakkan dua partikel cahaya (foton), untuk menciptakan sebuah elektron dan positron. Ini adalah metode yang paling sederhana untuk mengubah cahaya menjadi materi yang pernah diprediksi. Secara teoritis hal ini memang mungkin, namun Breit dan Wheeler mengatakan bahwa mereka tidak mengharapkan siapa pun mendemostrasikan secara fisik prediksi mereka. Hal ini memang belum pernah diamati di laboratorium dan percobaan terakhir yang dilakukan untuk menguji teori itu memerlukan penambahan partikel masif berenergi tinggi
Penelitian terbaru yang dipublikasikan dalam Nature Photonics, menunjukkan untuk pertama kalinya bagaimana teori Breit dan Wheeler dapat dibuktikan dalam praktek. tumbukan foton-foton ini, yang mengubah cahaya langsung menjadi materi dengan menggunakan teknologi yang sudah tersedia, akan menjadi eksperimen jenis baru pada fisika energi tinggi (High Energy Physics). Eksperimen ini akan menciptakan kembali sebuah proses yang penting dalam 100 detik pertama alam semesta dan yang juga terlihat dalam ledakan sinar gamma (Gamma Ray Burst), yang merupakan ledakan terbesar dalam alam semesta dan salah satu misteri terbesar fisika yang belum terpecahkan.
Para ilmuwan telah menyelidiki masalah yang tidak terkait dalam energi fusi ketika mereka menyadari apa yang mereka kerjakan dapat diterapkan pada teori Breit-Wheeler. Terobosan ini dicapai dalam kolaborasi dengan fisikawan teoritis, rekan dari Institut Max Planck untuk Fisika Nuklir, yang kebetulan sedang mengunjungi Imperial.
Mendemonstrasikan teori Breit-Wheeler akan memberikan potongan jigsaw terakhir dari teka-teki fisika yang menggambarkan cara paling sederhana di mana cahaya dan materi berinteraksi (lihat gambar). Enam karya lain dalam teka-teki itu, termasuk teori Dirac tahun 1930 mengenai pemusnahan atau anihilasi elektron dan positron dan teori Einstein tahun 1905 tentang efek fotolistrik, semuanya mendapat Hadiah Nobel (lihat gambar) .
Profesor Steve Rose dari Departemen Fisika di Imperial College London mengatakan: "Meskipun semua fisikawan menerima dan membenarkan teori tersebut, namun Breit dan Wheeler yang pertama kali mengajukan teori itu mengatakan bahwa teori mereka tidak akan pernah dapat dibuktikan di laboratorium. Saat ini, hampir 80 tahun kemudian, kami membuktikan bahwa mereka salah. Apa yang begitu mengejutkan bagi kita adalah penemuan bagaimana kita dapat membuat materi langsung dari cahaya menggunakan teknologi yang kita miliki saat ini di Inggris.
Eksperimen tumbukan ini melibatkan dua langkah kunci. Pertama, para ilmuwan menggunakan laser intensitas tinggi yang sangat ampuh untuk mempercepat elektron hingga kecepatannya hanya sedikit di bawah kecepatan cahaya. Mereka kemudian akan menembakkan elektron ini pada lempengan emas untuk menciptakan berkas (beam) foton yang satu miliar kali lebih energik daripada foton cahaya tampak.
Tahap kedua dari eksperimen ini melibatkan kaleng emas kecil yang disebut hohlraum (bahasa Jerman untuk 'ruang kosong'). Para ilmuwan menembakkan laser berenergi tinggi pada permukaan bagian dalam dari kaleng emas untuk menciptakan medan radiasi termal, menghasilkan cahaya yang mirip dengan cahaya yang dipancarkan oleh bintang-bintang.
Mereka kemudian akan mengarahkan sinar foton dari tahap pertama dari percobaan melalui pusat kaleng emas, menyebabkan foton dari dua sumber untuk bertabrakan dan membentuk elektron dan positron, sehingga akan memungkinkan untuk mendeteksi pembentukan elektron dan positron ketika mereka keluar kaleng.
Salah seorang peneliti, Oliver Pike, yang sedang menyelesaikan gelar PhD dalam fisika plasma, mengatakan: "Meskipun teorinya secara konseptual adalah sederhana, namun sangat sulit untuk memverifikasinya secara eksperimental. Kami mampu mengembangkan ide untuk membuat tumbukan sangat cepat, dengan desain eksperimental yang dapat dilakukan dengan relatif mudah dengan teknologi yang ada.. Dalam beberapa jam mencari aplikasi hohlraums diluar peran tradisional mereka dalam penelitian energi fusi, kami terkejut menemukan bahwa mereka memberikan kondisi yang sempurna untuk menciptakan tumbukan foton. Dan mulai saat ini, Lomba untuk melanjutkan dan menyempurnakan eksperimen ini telah dimulai!"
Baca Juga:
Source: http://phys.org/news/2014-05-scientists-year-quest.html