LHC (Large Hadron Collider) di pusat akselerator
dunia, CERN di pinggiran kota Genewa berbatasan dengan Perancis, menjadi
bintang berita iptek hari ini (10/9). Hal ini terkait dengan saat
pertama LHC dijalankan secara resmi. Bahkan bagi pecandu Google, pasti
menyadari perubahan logo baru Google dengan animasi akselerator.
Kehebohan ini mengingat LHC merupakan ‘proyek mercusuar’ iptek modern di
era global dengan melibatkan seperlima negara di dunia dan jumlah
kolaborasi ribuan personil dari beragam bidang. Proyek ini menghabiskan
‘pengeluaran langsung’ sebesar $ 60 milyar ! Ini belum termasuk
pengeluaran tidak langsung seperti biaya komputasi dan sebagainya yang
dilaksanakan di luar LHC tetapi dilakukan secara berkelanjutan selama
eksperimen berjalan. Sebagian besar biaya tersebut ditanggung oleh
negara-negara Uni Eropa dan 6 negara lain seperti Amerika, Rusia,
Jepang, Cina, Taiwan dan Kanada. Ditambah beberapa negara partisipan
kecil : Israel, Iran, Korea dan lain-lain.
Skala LHC disumbangkan oleh terowongan berdiameter
3,8 m dengan total panjang 27 km berbentuk lingkaran 50–175 m di bawah
tanah seperti gambar diatas. Di dalam terowongan tersebut dipasang pipa
hampa udara dengan magnet berdaya super di sekelilingnya. Supermagnet
sebanyak 1232 buah ini berfungsi untuk membelokkan proton (salah satu
jenis hadron) yang ditembakkan dari dua arah yang berlawanan, dan
bertumbukkan di satu titik untuk menghasilkan ‘pecahan-pecahan’ partikel
yang lebih elementer. Tanpa medan magnet super, proton yang bermuatan
tidak akan bisa dibelokkan agar tetap berada di lintasan yang berbentuk
lingkaran tersebut. Pipa hampa udara diperlukan untuk menghilangkan
kemungkinan interaksi proton dengan molekul gas yang akan ‘mengotori’
hasil pengamatan atas tumbukan kedua proton di detektor. Untuk
menghasilkan medan magnet super ini digunakan superkonduktor guna
mencapai efisiensi daya listrik. Teknologi supermagnet dan
superkonduktor ini merupakan akumulasi teknologi tinggi yang telah
diperoleh dari eksperimen berbasis akselerator yang sudah dilakukan di
berbagai belahan dunia, dan malah telah diaplikasikan sebagai teknologi
maju di kereta api magnet dan sebagainya.
Hasil tumbukan proton-proton dari kedua arah tersebut
akan ditangkap oleh detektor-detektor super beresolusi tinggi di 4 grup
eksperimen, CMS, ATLAS, ALICE dan LHCb. Empat grup eksperimen ini
memiliki tujuan untuk melihat aspek yang berbeda dari hasil tumbukan.
Untuk menjalankan fasilitas semacam LHC diperlukan
konsumsi energi yang luar biasa. Setidaknya untuk menjalankan cryogenics
yang berfungsi sebagai pendingin supermagnet diperlukan listrik sebesar
27,5 MW ! Sedangkan untuk detektor di empat grup eksperimen diperlukan
total 22 MW. Daya listrik sebesar ini harus tersedia tanpa jeda selama
eksperimen berlangsung. Gangguan di tengah periode eksperimen berakibat
pengulangan dari awal. Tidaklah mengherankan bila CERN memiliki pusat
pembangkit tersendiri sebanyak dua buah, dimana salah satunya sebagai
cadangan.
Skala LHC juga ditunjukkan oleh sistem komputasi yang
dipakai. Kebutuhan komputasi dengan kecepatan dan kapasitas raksasa di
LHC merupakan pemicu utama pengembangan teknologi komputasi paralel
berbasis GRID. GRID merupakan komputasi paralel yang disusun dari
komputer-komputer paralel di berbagai belahan dunia yang terhubung
melalui koneksi pita super lebar. Salah satu tulang punggung utama
adalah koneksi langsung dengan kapasitas 10 Gbps antara komputer paralel
di CERN dan SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) di Amerika.
Komputasi berkinerja tinggi diperlukan untuk mengolah data hasil
tumbukan yang berjumlah sangat besar secara waktu nyata. Tanpa ini akan
diperlukan kapasitas penyimpanan yang sangat besar yang tidak akan bisa
dipenuhi oleh teknologi penyimpanan data saat ini ! Ini sangat berbeda
dengan kebanyakan akselerator yang telah ada, dimana data mentah selalu
disimpan terlebih dahulu untuk kemudian diolah dan dipilah setelahnya.
Target utama LHC
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. Dilain pihak, kepastian
akan ketiadaan Higgs akan memicu era baru di komunitas teori fisika
partikel, seperti terjadi di dekade 70-an saat teori partikel standar
baru dibangun. Karenanya, dalam konteks ini, konfirmasi atas ketiadaan
Higgs justru ‘diharapkan’ oleh banyak sivitas di komunitas ini. Tanpa
eksistensi Higgs, ekstensi teori partikel terpopuler yang disebut
supersimetri akan kehilangan pijakannya. Target eksperimen ini menjadi
bagian dari grup CMS dan ATLAS.
Berlawanan dengan teori partikel, LHC akan memberikan
pijakan awal bagi teori astrofisika. Dengan skala energi yang bisa
dicapai oleh LHC, untuk pertama kalinya manusia mampu mereproduksi
proses terjadinya alam semesta sejak era big-bang seperti telah
diprediksi oleh Hawking dkk. Karena LHC mampu melihat plasma dengan suhu
dan kepadatan tinggi yang dihasilkan dari tumbukan proton. Plasma ini
merupakan keadaan dari alam semesta segera setelah big-bang sebelum
kemudian mendingin dan membentuk struktur-struktur baru berbasis materi
nuklir seperti kita kenal saat ini. Eksperimen ini menjadi bagian dari
grup ALICE.
Apa yang terjadi bila semua prediksi diatas tidak
berhasil diamati ? Itulah yang disebut komunitas fisika partikel sebagai
mimpi buruk. Mimpi buruk bagi komunitas eksperimen partikel karena
membangun fasilitas eksperimen baru dengan kemampuan lebih besar sudah
hampir mustahil, baik secara teknis dan terlebih finansial. Bencana juga
bagi komunitas teori partikel yang akan kehilangan ‘petunjuk’ untuk
mengembangkan teori yang sudah ada. Tentu saja kita hanya bisa menunggu
konklusi final yang akan dilaporkan LHC setelah satu tahun pertamanya di
akhir 2009 !
source : www.informatika.lipi.co.id