Manusia tidak akan pernah kehilangan dahaga haus akan rasa ingin tahu dan ilmu pengetahuan. Saking ingin membuktikan dan mengetahui hal lain terkait dengan proses penciptaan alam semesta, dibuatlah mega proyek The Large Hedron Collider yang super besar dan rumit.
Large Hadron Collider (LHC) adalah akselerator partikel dengan energi teringgi dan konstruksi terbesar di dunia. Akselerator ini dibangun oleh CERN, European Organization for Nuclear Research selama periode 10 tahun 1998-2008 dengan tujuan memungkinkan fisikawan untuk menguji prediksi perbedaan teori fisika partikel dan fisika energy tinggi. LHC diharapkan untuk mengatasi beberapa pertanyaan yang paling mendasar dari fisika, memajukan pemahaman tentang hukum-hukum alam secara mendalam. Akselerator ini berisi 6 detektor masing-masing dirancang untuk fungsi tertentu.
LHC terletak di sebuah terowongan dengan luas 27 km secara melingkar dan terletak 175m di bawah permukaan tanah. LHC terletak pada perbatasan antara Prancis dan Swiss dekat dengan kota Jenewa
Mengapa LHC begitu penting dan berskala raksasa ?
LHC ditargetkan untuk menguak misteri alam semesta melalui penemuan partikel elementer terakhir prediksi teori partikel yang sejauh ini belum ditemukan keberadaannya. Partikel ini disebut sebagai Higgs, sesuai nama fisikawan partikel teori yang memodelkannya di era 70-an. Partikel ini memegang peranan sebagai media perusak simetri untuk menghasilkan massa 16 partikel elementer yang lain yang telah dibuktikan keberadaannya. Kepastian atas keberadaan partikel Higgs ini akan menutup skenario teori partikel standar modern.
Di dalam akselerator, 2 berkas parikel dilewatkan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya dengan energi yang sangat tinggi sebelum bertabrakan satu sama lain. Ke dua berkas partikel tersebut bergerak berlawanan arah dalam pipa berkas yang terpisah, tabung dijaga agar tetap pada kehampaan ultra tinggi. Partikel diarahkan mengelilingi ring akselerator dengan medan magnet yang kuat, yang bisa dicapai menggunakan elektromagnetik superkonduktor. elektromagnetik ini dibuat dari lilitan kabel elektrik spesial yang bisa dioperasikan dalam keadaan superkonduktor, yang mana mengahantarkan listrik secara efisien tanpa hambatan atau kehilangan energy. Dibutuhkan magnet yang dapat bekerja pada -271 derajat Celcius atau lebih dingin darpada luar angkasa. Untuk alasan ini, kebanyakan akselerator dihubungkan ke sistem distribusi helium cair sehingga dapat mendinginkan magnet.
Ribuan magnet dengan varietas dan ukuran berbeda digunakan untuk mengarahkan berkas di sekeliling partikel. Termasuk magnet dipol 1232 dengan panjang 15m yang digunakan untuk membelokkan berkas, dam magnet quadrupole 392 dengan panjang 5-7m untuk memfokuskan berkas. Sebelum tabrakan antar partikel, magnet jenis lain digunakan untuk lebih mengarahkan partikel mendekati satu sama lain sehingga meningkatkan kemungkinan bertubrukan.
Semua kontrol untuk akselerator, layanan dan teknisi infrastruktur ditempatkan di bawah satu atap di Pusat Kontrol CERN. Dari sini, berkas di dalam LHC dibuat untuk bertabrakan di empat lokasi di sekitar cincin akselerator, sesuai dengan posisi detektor partikel.
Ketika Beroperasi dengan daya penuh 7 TeV per berkas, proton dipercepat dari 459 GeV menjadi 7 TeV. Medan magnet dipole superkonduktor akan meningkat 0,54-8,3 Tesla. Masing-masing proton dengan energi 7 TeV akan saling menabrak sehingga total energi tabrakan adalah 14 TeV. Pada energi ini proton memiliki faktor Lorentz sekitar 7.500 dan bergerak dengan kecepatan 0,999999991 c atau sekitar 3 meter per detik lebih lambat dari kecepatan cahaya. Sehingga memerlukan waktu kurang dari 90 mikrodetik untuk proton mengelilingi ring utama dengan kecepatan 11.000 putaran per detik.
Sebelum diinjeksikan ke dalam akselerator, dilakukan peningkatan energi awal dari partikel pada beberapa sistem. Sistem pertama adalah akselerator linear LINAC 2 yang menghasilkan proton dengan energi 50 Mev. Partikel kemudian melalui Booster Sinkrotron Proton sehiingga energinya mencapai 1,4 Gev. Partikel kemudian diinjeksikan pada akselerator sinkrotron sehingga energinya mencapai 26 Gev. Akhirnya Super Sinkrotron Proton digunakan untuk meningkatkan energi partikel mancapai 450 GeV yang kemudian parikel diinjeksikan ke cincin utama. Proton kemudian dipercepat selama 20 menit sehingga mencapai energi puncak 7 TeV. Partikel-partikel tersebut beredar selama 10-24 jam saat tabrakan terjadi pada titik persimpangan empat.
LHC dibagi menjadi 6 bagian utama yaitu ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, Totem dan LHCf . ATLAS dan CMS adalah 2 bagian besar terdiri dari detektor untuk menganalisis berbaggai partikel yang dihasilkan dari tabrakan dalam akselerator. Keduanya dirancang untuk menyelidiki kemungkinan gejala fisika dengan jangkauan terbesar. Terdapat 2 detektor yang dirancang secara independen untuk memberikan informasi penting dari beberapan penemuan yang terjadi. ALICE dan LHCb adalah 2 bagian utama berukuran medium dengan detektor khusus untuk menganalisis antara tabrakan partikel yang terjadi kaitannya dengan fenomena spesifik. 2 bagian utama berikutnya adalah TOTEM dan LHCf dengan ukuran yang lebih kecil. Keduanya dirancang untuk memfokuskan “partikel maju” (proton atau atom berat). Partikel-partikel tersebut menyambar satu sama lain sebagai tabrakan berkas
fakta-fakta tentang LHC:
1. Pada kekuatan penuh, triliunan proton akan melaju di sepanjang cincin akselerator LHC sebanyak 11245 kali per detik, melintas dengan 99,9999991% kecepatan cahaya. Dua berkas proton pada energi maksimum masing-masing 7 TeV (tera-electronvolt), menyebabkan tabrakan dengan kekuatan 14 TeV . Secara keseluruhan sekitar 600 juta tabrakan akan berlangsung setiap detik.
2. Untuk menghindari tabrakan dengan molekul gas di dalam akselerator, perjalanan sinar partikel dalam keadaan vakum ultra-tinggi - rongga yang kosong sebagai ruang hampa udara .Tekanan internal LHC 10-13 atm, sepuluh kali lebih kecil dari tekanan di Bulan!
3. LHC adalah mesin panas yang ekstrim dan dingin. Ketika dua berkas proton bertabrakan, mereka akan menghasilkan suhu lebih dari 100 000 kali lebih panas dari jantung Matahari,terkonsentrasi dalam ruang sangat kecil. Sebaliknya, ’sistem distribusi cryogenic’, yangberedar superfluida helium sekitar cincin akselerator, menjaga LHC pada suhu superdingin -271,3 ° C (1,9 K) - bahkan lebih dingin dari ruang angkasa
4. Data yang tercatat oleh masing-masing eksperimen besar di LHC akan mengisi sekitar100 000 DVD dual layer setiap tahun. Untuk memungkinkan ribuan ilmuwan tersebar di seluruh dunia untuk berkolaborasi pada analisis selama 15 tahun ke depan (masaperkiraan LHC), puluhan ribu komputer terletak di seluruh dunia sedang dimanfaatkandalam jaringan komputasi terdistribusi yang disebut Grid.
KESIMPULAN
- Large Hadron Collider (LHC) berfungsi mengakselerasi percepatan laju dua berkas partikel proton berlainan arah dalam laboratorium berbentuk cincin dengan panjang 27 kilometer dan menabrakkannya pada 99,99 persen kecepatan cahaya. Sebanyak 9.300 magnet mengarahkan alur proton dalam tabung hampa udara pada minus 270 derajat Celcius, yang menyerupai kondisi luar angkasa sesaat setelah terjadi ledakan besar atau big bang. Proton dihasilkan dengan cara membuang elektron atom hidrogen, akan bertumbukan pada empat titik berbeda.
- Alice Mempelajari quark-gluon partikel yang terbentuk dalam 10 hingga 25 detik setelah big bang, sekitar 14 miliar tahun silam.
- CMS (Compact Muon Solenoid) Mencari partikel baru dengan menggunakan 100 ribu medan magnet yang lebih kuat dari bumi.
- Atlas Mencari partikel baru Higgs Boson, partikel yang lebih kecil daripada atom, yang dipercaya sebagai dasar pembentuk massa dari semua benda.
- LHCb Akan mempelajari partikel B mesons dan mencari tahu perbedaan antara matter dan antimatter.
