Laboratorium “Materi Gelap” Bawah Tanah Terbesar dan Terdalam ada di Tiongkok

Fasilitas yang baru diperluas ini terletak sekitar 2.400 meter di bawah Pegunungan Jinping, akan memungkinkan ilmuwan untuk mempelajari materi gelap.

Tiongkok telah membuka laboratorium bawah tanah terbesar dan terdalam di dunia untuk eksperimen pencarian materi gelap. Fasilitas yang baru dilakukan “upgrade” ini terletak sekitar 2.400 meter di bawah Pegunungan Jinping dan memungkinkan ilmuwan untuk mempelajari materi gelap, substansi misterius yang diyakini menyumbang sekitar 80 persen materi di alam semesta.

Letak China Jinping Underground Laboratory, berada di kedalaman 2400 meter dibawah gunung Jinping

Mengenal Materi Gelap

Sebelum kita bahas laboratoriumnya, Sahabat Warstek perlu mengenal terlebih dahulu apa itu materi gelap. Materi gelap atau “dark matter” mengisi alam semesta lima kali lipat lima kali lebih banyak dibandingkan dengan materi biasa, menurut perhitungan ilmuwan. Meskipun kita tahu sedikit tentangnya selain bahwa materi gelap hanya berinteraksi dengan materi biasa melalui gravitasi, para ilmuwan memiliki bukti tidak langsung yang kuat terkait keberadaan materi gelap. Sebagai contoh, ilmuwan dapat menjelaskan bagaimana galaksi berputar dan bagaimana struktur besar alam semesta terbentuk serta berkembang dengan adanya materi gelap.

Istilah “materi gelap” pertama kali digunakan pada tahun 1933 oleh Fritz Zwicky dari California Institute of Technology untuk menggambarkan materi yang tidak terlihat dan mendominasi satu bagian di alam semesta yakni Coma Galaxy Cluster. Galaksi-galaksi di Gugus Coma bergerak dengan kecepatan yang terlalu tinggi untuk dapat dijelaskan oleh massa yang terlihat, dan materi gelap menjadi penjelasan yang mungkin. Vera Rubin dari Carnegie Institution menemukan bukti materi gelap pada tahun 1970-an melalui penelitian rotasi galaksi. Meskipun demikian, sifat sebenarnya dari materi gelap tetap menjadi suatu misteri.

Ilmuwan memiliki beberapa calon partikel sebagai penyusun materi gelap. Salah satunya adalah kemungkinan bahwa materi gelap terdiri dari WIMPs (weakly interacting massive particles)—partikel masif yang berinteraksi lemah—dengan massa berkisar antara 1 hingga 1.000 kali lipat dari proton. Kandidat lainnya adalah aksion, sebuah partikel dengan massa sepuluh triliun kali lebih besar dari massa elektron. Dalam konteks teoritis, aksion dapat mengalami transformasi menjadi partikel cahaya yang dapat terdeteksi (disebut foton) dalam keberadaan medan magnet yang kuat. Sebagai alternatif, materi gelap juga mungkin tersusun dari sekelompok partikel yang banyak dan kompleks.

Fakta tentang Materi Gelap

  • Materi gelap menyusun sekitar 80 persen dari total materi di alam semesta, lebih dari lima kali lipat dari semua materi biasa.
  • Materi gelap memainkan peran penting dalam pembentukan galaksi.
  • Para peneliti menggunakan survei astronomi untuk memetakan lokasi materi gelap di alam semesta dengan merinci bagaimana cahaya dari galaksi-galaksi yang jauh melengkung saat merambat menuju bumi.

Dark Lab, Laboratorium untuk Mendeteksi Materi Gelap

Sementara ilmuwan meyakini bahwa materi gelap adalah “perekat” yang menjaga struktur alam semesta agar tetap bersatu, ilmuwan masih belum bisa mengamatinya secara langsung karena materi gelap dianggap tidak dapat berinteraksi dengan materi lain atau memantulkan atau menyerap cahaya.

Untuk mendeteksi keberadaan materi gelap, Tiongkok telah membuka laboratorium bawah tanah terdalam dan terbesar di dunia. Fasilitas yang baru dan diperluas ini terletak sekitar 2.400 meter di bawah Pegunungan Jinping. Singkatnya, Tiongkok ingin berada di garis depan untuk memecahkan misteri kosmik yang telah membuat ilmuwan bingung selama hampir satu abad.

Perisai Batuan untuk Melindungi dari Sinar Kosmik

Perisai batuan di dalam China Jinping Underground Laboratory (CJPL)

Pada tahun 2010, bagian pertama dari fasilitas China Jinping Underground Laboratory (CJPL) dibuka. Konstruksi untuk perluasan 50 kali lipat yang dikenal sebagai CJPL-II dimulai pada tahun 2020 dan berhasil diselesaikan pada bulan Desember 2020. CJPL-II melampaui rekor sebelumnya sebagai laboratorium bawah tanah terdalam dan terbesar, menggantikan Laboratori Nazionali del Gran Sasso di Italia.

Berkat ukuran laboratorium yang besar dan luas, fasilitas baru tersebut memungkinkan para ilmuwan untuk melakukan pencarian materi gelap dengan berbagai keuntungan. Salah satunya adalah dengan memiliki lebih dari satu mil ketebalan batuan sebagai pelindung. Hal ini memberikan tingkat perlindungan yang lebih baik terhadap interferensi sinar kosmik, memungkinkan detektor untuk beroperasi dengan lebih efektif dan memberikan hasil pengamatan yang lebih akurat dalam pencarian materi gelap..

Suasana di dalam China Jinping Underground Laboratory (CJPL)

Di CJPL, ilmuwan telah meningkatkan detektor xenon cair berbobot 264 pon menjadi berkapasitas 4 ton metrik yang dikenal sebagai PandaX-4T. Harapannya, partikel materi gelap akan bertabrakan dengan atom xenon, peristiwa ini seharusnya secara teoritis menghasilkan cahaya yang cukup untuk dapat terdeteksi oleh fotosensor detektor.

Detektor lain, yang disebut China Dark Matter Experiment (CDEX), dirancang untuk mendeteksi satu jenis partikel materi gelap dan menggunakan germanium, unsur kimia langka yang mirip dengan silikon. Para peneliti berharap dapat menggunakan germanium untuk menangkap tanda-tanda Weakly Interacting Massive Particles (atau WIMPs), salah satu kandidat yang paling menjanjikan untuk materi gelap.

Secara singkat, perlombaan ini sedang berlangsung. Dengan laboratorium bawah tanah yang terus ditingkatkan, Tiongkok menunjukkan komitmen terbaik dan termahalnya dalam pencarian partikel materi gelap. Namun, meskipun memiliki detektor terbaik di dunia, sifat misterius dari substansi ini tetap menjadi teka-teki yang belum terpecahkan.

Referensi

[1] https://www.energy.gov/science/doe-explainsdark-matter diakses pada 28 Januari 2024.
[2] https://futurism.com/the-byte/china-opens-huge-underground-dark-matter-lab diakses pada 28 Januari 2024.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *