Metode yang terinspirasi dari permen menghasilkan molekul radium dingin pertama untuk eksperimen kuantum
Para peneliti Caltech telah menciptakan molekul dingin yang mengandung unsur radioaktif radium untuk pertama kalinya, membuka cara baru untuk menyelidiki mengapa alam semesta sebagian besar terdiri dari materi, bukan materi dan antimateri dengan perbandingan yang sama. Terobosan ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempersiapkan, mendinginkan, dan secara tepat mempelajari molekul berbasis radium dengan laser dalam percobaan di atas meja. Molekul-molekul ini dapat bertindak sebagai probe kuantum yang sangat sensitif yang mampu mendeteksi sinyal-sinyal kecil yang mengisyaratkan partikel atau kekuatan baru di luar fisika saat ini. Para ilmuwan yakin materi dan antimateri diproduksi dalam jumlah yang sama tak lama setelah Big Bang. Karena partikel dan antimaterinya saling menghancurkan ketika bertemu, fisikawan telah lama berjuang untuk menjelaskan mengapa materi biasa bertahan sementara antimateri hampir lenyap seluruhnya. Tim peneliti, yang dipimpin oleh fisikawan Nick Hutzler, memilih radium karena fitur inti atomnya yang tidak biasa. Tidak seperti kebanyakan inti atom, yang bentuknya hampir bulat, inti radium memiliki bentuk seperti buah pir yang dapat memperkuat efek pemecah simetri kecil yang coba dideteksi oleh para peneliti. Materi inti berbentuk buah pir “Inti berbentuk buah pir bersifat asimetris dan secara dramatis memperkuat sinyal potensial yang kita cari untuk menjelaskan asimetri materi dan antimateri,” kata Hutzler. “Sebagian besar inti berbentuk bulat seperti jeruk atau memanjang ke satu arah seperti sepak bola Amerika. Radium memiliki bentuk buah pir langka yang kita inginkan.” Namun, bekerja dengan radium menghadirkan tantangan besar. Unsur ini bersifat radioaktif, sangat reaktif, dan hanya tersedia dalam jumlah kecil. Untuk menanganinya dengan aman, para peneliti mengembangkan metode yang terinspirasi dari pembuatan permen. Mereka mencampurkan radium dengan air dan pengganti gula yang disebut xylitol sebelum menguapkan cairan tersebut untuk menghasilkan bahan kental dan stabil yang dapat diangkut dan diproses. Campuran radium ditempatkan pada kertas emas di dalam ruangan berpendingin helium, dimana suhu turun hingga minus 450 derajat Fahrenheit. Laser kemudian mengeksitasi atom radium ke keadaan reaktif secara kimia, memungkinkan mereka membentuk molekul. Sistem laser terpisah mengukur sifat kuantum molekul dengan presisi tinggi. Menurut Hutzler, mengembangkan proses tersebut memerlukan pengujian selama bertahun-tahun. “Bagaimana Anda beralih dari setitik radium ke molekul dingin yang siap untuk eksperimen kuantum meja di laboratorium?” kata Hutzler. “Kami memerlukan waktu bertahun-tahun melakukan uji coba hingga akhirnya menghasilkan protokol untuk menangani radium, membuat molekul, mendeteksinya, dan mengukur sifat-sifatnya.” Pendekatan ini bisa melampaui radium. Para peneliti mengatakan teknik yang sama dapat diadaptasi untuk mempersiapkan molekul radioaktif berat lainnya untuk eksperimen kuantum yang presisi. Tim ini juga mengembangkan “jam molekuler yang direkayasa,” sebuah metode yang dirancang untuk mengurangi kebisingan yang biasanya mengganggu pengukuran kuantum yang rumit. Teknik ini sudah diuji dengan molekul yang mengandung ytterbium dan diharapkan dapat diterapkan pada radium dalam penelitian selanjutnya. “Tujuan kami adalah menciptakan alat kuantum terbaik dari molekul yang sangat rumit ini,” kata Hutzler. “Kami merekayasa molekul untuk kontrol kuantum yang tepat.” Studi ini dipublikasikan di jurnal Science.
Diterbitkan : 2026-07-17 18:10:00
sumber : interestingengineering.com
