Pernahkah kamu mendengar ungkapan “sesuatu tidak bisa muncul dari ketiadaan”? Ungkapan ini sudah ada sejak zaman filsafat kuno, ketika manusia berusaha memahami asal-usul alam semesta. Namun, fisika modern (khususnya fisika kuantum) menunjukkan bahwa alam semesta tidak sesederhana itu. Faktanya, pada skala mikroskopis, sesuatu memang bisa muncul “dari ketiadaan”.
Baru-baru ini, para ilmuwan menemukan cara baru untuk meniru proses penciptaan materi dari energi dengan menggunakan helium superfluida. Meski bukan berarti kita bisa langsung membuat mesin replikasi ala Star Trek, eksperimen ini memberikan wawasan berharga tentang hukum alam yang paling mendasar.
Baca juga artikel tentang: Cermin Matahari Penangkal Asteroid: Inovasi Gila Tapi Nyata
Materi, Antimateri, dan Energi: Hubungan Tiga Serangkai
Dalam dunia fisika, ada hukum terkenal yang mungkin sudah pernah kamu dengar: E = mc², persamaan Einstein yang menunjukkan bahwa massa (m) dan energi (E) saling berhubungan, dengan c adalah kecepatan cahaya.
Artinya, materi bisa berubah menjadi energi, dan sebaliknya, energi bisa berubah menjadi materi. Contoh paling nyata dari hal ini adalah ketika materi bertemu dengan antimateri.
- Jika elektron bertemu dengan “kembarannya” yang bermuatan positif (positron), keduanya akan saling melenyapkan.
- Hasilnya? Energi murni dalam bentuk sinar gamma.
Namun hukum ini juga bekerja sebaliknya. Energi dalam jumlah cukup besar bisa berubah menjadi pasangan materi-antimateri. Fenomena ini dikenal dengan nama efek Schwinger, salah satu prediksi paling menakjubkan dari teori kuantum.
Efek Schwinger: Materi dari Kekosongan
Efek Schwinger adalah proses teoretis di mana ruang hampa (vakum) bisa “melahirkan” pasangan partikel-antipartikel jika ditempatkan dalam medan listrik yang sangat kuat.
Bayangkan vakum bukan sebagai “ruang kosong” mutlak, melainkan sebuah medan kuantum yang penuh dengan fluktuasi energi kecil. Biasanya fluktuasi ini hanya muncul sebentar lalu hilang kembali, tetapi jika diberi dorongan yang tepat (misalnya medan listrik ekstrem), fluktuasi itu bisa menjadi partikel nyata.
Masalahnya, untuk menciptakan efek Schwinger dalam eksperimen nyata dibutuhkan medan listrik yang begitu kuat, jauh melampaui kemampuan teknologi kita saat ini. Itulah sebabnya ilmuwan mencari cara untuk meniru proses ini melalui sistem yang lebih mudah dikelola.
Helium Superfluida: Cairan Ajaib Dunia Fisika
Di sinilah helium superfluida berperan. Helium, ketika didinginkan hingga suhu mendekati nol mutlak (-273°C), berubah menjadi cairan dengan sifat aneh yang tidak dimiliki zat lain.
Beberapa keajaiban helium superfluida antara lain:
- Mengalir tanpa gesekan: Bisa terus bergerak selamanya tanpa kehilangan energi.
- Memanjat dinding wadah: Cairan ini bisa menempel dan merayap di permukaan wadah, seolah menentang gravitasi.
- Bertingkah seperti satu “gelombang kuantum raksasa”: Semua atomnya bergerak dalam sinkronisasi sempurna.
Sifat-sifat luar biasa ini membuat helium superfluida menjadi laboratorium alamiah untuk mempelajari fenomena kuantum yang sulit ditiru di tempat lain.
Meniru Penciptaan Materi
Dalam penelitian terbaru, ilmuwan menemukan bahwa helium superfluida bisa digunakan untuk mensimulasikan efek Schwinger.
Caranya adalah dengan menciptakan kondisi tertentu di dalam cairan helium superfluida sehingga terbentuk “analog kuantum” dari penciptaan partikel di ruang hampa. Dengan kata lain, mereka berhasil membuat sistem fisik yang meniru bagaimana energi bisa berubah menjadi materi, tanpa harus menggunakan medan listrik ekstrem.
Eksperimen ini memang tidak benar-benar menciptakan partikel baru dari ketiadaan. Namun, ia memberikan model yang bisa membantu ilmuwan memahami bagaimana hukum kuantum bekerja di kondisi ekstrem, seperti di dekat lubang hitam atau di saat-saat pertama alam semesta terbentuk.
Mengapa Ini Penting?
Ada beberapa alasan mengapa penelitian ini sangat menarik:
- Membantu memahami alam semesta awal
Setelah Big Bang, energi murni berubah menjadi partikel-partikel dasar yang membentuk segala sesuatu yang ada saat ini. Dengan mempelajari proses penciptaan materi melalui efek Schwinger, kita bisa lebih memahami bagaimana “sesuatu” muncul dari “ketiadaan” kosmik. - Menjelaskan fenomena di sekitar lubang hitam
Lubang hitam dikenal mampu “memasak” ruang-waktu dengan energi ekstrem. Efek seperti penciptaan pasangan partikel mungkin terjadi di dekat horizon peristiwa, dan penelitian ini bisa memberikan wawasan tentang hal tersebut. - Perkembangan teknologi kuantum
Sistem analog berbasis helium superfluida dapat membuka jalan bagi eksperimen baru dalam fisika kuantum, bahkan mungkin menuju aplikasi teknologi yang saat ini belum terbayangkan.
Dari Filosofi ke Eksperimen
Yang membuat riset ini semakin menarik adalah bagaimana ia menyinggung pertanyaan yang sudah ada sejak lama: bisakah sesuatu muncul dari ketiadaan?
Para filsuf Yunani kuno berdebat bahwa itu mustahil. Namun, fisika kuantum justru menunjukkan bahwa “vakum” bukanlah kekosongan total. Ia penuh dengan potensi, siap melahirkan partikel ketika kondisinya tepat.
Dengan helium superfluida, ilmuwan kini memiliki “jendela laboratorium” untuk mengintip misteri ini lebih dekat.
Eksperimen ini bukan tentang membuat replikator ala film fiksi ilmiah. Kita belum bisa “mencetak” makanan atau barang dari udara kosong. Tapi riset dengan helium superfluida memberi kita sesuatu yang lebih berharga: pemahaman tentang hukum dasar alam semesta.
Bahwa ruang kosong tidak benar-benar kosong. Bahwa “ketiadaan” bisa menyimpan potensi luar biasa. Dan bahwa dengan kecerdikan, manusia bisa menciptakan model untuk meniru proses paling mendasar dari penciptaan materi.
Dari sekadar cairan aneh yang bisa merayap di dinding wadah, helium superfluida kini menjadi alat bagi manusia untuk menjawab pertanyaan kosmik: bagaimana alam semesta menciptakan sesuatu dari ketiadaan?
Baca juga artikel tentang: JWST Ungkap Misteri Kosmos: Apakah Big Bang Terjadi di Dalam Lubang Hitam?
REFERENSI:
Carpineti, Alfredo. 2025. Something Out Of Nothing: New Approach Mimics Matter Creation Using Superfluid Helium. IFLScience: https://www.iflscience.com/something-out-of-nothing-new-approach-mimics-matter-creation-using-superfluid-helium-80836 diakses pada tanggal 25 September 2025.
Mongiovì, Maria Stella dkk. 2025. Non-equilibrium Thermodynamics of Superfluid Helium and Quantum Turbulence: The Richness of Non-Fourier Heat Transport. Springer Nature.
