Fisikawan AS Konfirmasi Hubungan Langka antara Fluktuasi Vakum Kuantum dan Materi Nyata

Fisikawan Amerika Serikat telah mengukuhkan sebuah korelasi fundamental yang sebelumnya bersifat teoretis, yaitu hubungan langsung antara fluktuasi virtual dan sementara dari vakum kuantum dengan penciptaan materi nyata yang dapat dideteksi. Penemuan ini, yang dipublikasikan dalam jurnal Nature pada awal Februari 2026, menawarkan wawasan baru mengenai asal-usul materi yang membentuk alam semesta. Penelitian ini merupakan hasil kolaborasi STAR di Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), sebuah fasilitas riset yang didanai oleh Departemen Energi (DOE) AS dan berlokasi di Brookhaven National Laboratory (BNL) di Upton, New York.

Inti dari eksperimen ini melibatkan analisis terhadap jutaan tumbukan proton-proton di RHIC, fasilitas pemercepat partikel yang merupakan satu-satunya yang beroperasi di AS dan merupakan pemercepat ion berat pertama di dunia. Para peneliti secara spesifik memfokuskan pada pasangan partikel lambda hyperon dan rekan antimaterinya, partikel antilambda. Partikel-partikel berumur pendek ini dipilih karena orientasi spin kuantumnya, yang terkait erat dengan sifat magnetik, dapat direkonstruksi secara akurat melalui pola peluruhan mereka.

Dr. Zhoudunming (Kong) Tu, seorang fisikawan STAR di Brookhaven dan salah satu pemimpin studi, menyatakan pada Februari 2026 bahwa temuan ini menawarkan jendela unik untuk menyelidiki vakum kuantum, berpotensi membuka era baru dalam pemahaman pembentukan materi tampak. Penemuan krusial ini didasarkan pada pengamatan bahwa ketika partikel lambda dan antilambda diproduksi sangat berdekatan dalam sebuah tumbukan, orientasi spin keduanya menunjukkan keselarasan yang sempurna. Keselarasan spin ini identik dengan pasangan kuark aneh/anti-kuark aneh virtual yang selalu memiliki spin sejajar dalam vakum kuantum.

Jan Vanek, fisikawan dari University of New Hampshire dan rekan pemimpin studi, mengilustrasikan fenomena ini sebagai 'kembaran kuantum' yang mempertahankan keselarasan spin dari kuark aneh induknya saat dihasilkan berdekatan. Fenomena keselarasan ini menghilang ketika partikel-partikel tersebut dihasilkan berjauhan, mengindikasikan bahwa pemisahan memungkinkan pengaruh lingkungan untuk menghilangkan keterikatan kuantum tersebut. Secara teoretis, vakum kuantum digambarkan sebagai medium yang dipenuhi medan energi berfluktuasi yang secara konstan menciptakan pasangan partikel-antipartikel 'virtual' yang terjerat secara kuantum dalam waktu singkat.

Tumbukan berkecepatan mendekati cahaya di RHIC menyediakan energi yang cukup untuk mentransformasikan beberapa pasangan kuark aneh/anti-kuark aneh virtual ini menjadi partikel nyata yang dapat dideteksi oleh aparatus STAR. Penemuan ini dianggap sebagai bukti eksperimental langsung pertama bahwa kuark aneh pada pasangan lambda-antilambda tersebut berasal dari satu pasangan tunggal yang tak terpisahkan dari vakum. Teknik inovatif yang didasarkan pada penemuan Februari 2026 ini menyediakan metodologi baru untuk menyelidiki transisi dari perilaku kuantum yang berkorelasi menuju fisika klasik, yang membawa implikasi signifikan bagi komputasi kuantum.

Para peneliti berencana untuk memperluas penerapan teknik ini pada tumbukan ion berat dan fasilitas masa depan, yaitu Electron-Ion Collider (EIC), yang direncanakan dibangun di BNL dengan memanfaatkan infrastruktur yang ada dari RHIC. EIC akan menjadi alat tercanggih untuk mempelajari struktur internal materi nuklir, berbeda dengan RHIC yang merekonstruksi materi seperti sesaat setelah Big Bang. Tokoh kunci dalam penelitian ini meliputi Dr. Zhoudunming (Kong) Tu, yang pada tahun 2026 menjabat sebagai Fisikawan Asosiasi di Brookhaven National Lab dan Profesor Asosiasi Tambahan di Stony Brook University, serta Dr. Jan Vanek yang merupakan tokoh penting di University of New Hampshire.

Penutupan operasional RHIC pada 6 Februari 2026 menandai berakhirnya satu seperempat abad penemuan terobosan, dengan data terakhir yang menghasilkan ratusan petabyte informasi, yang akan terus dianalisis. Darío Gil, Wakil Menteri Sains DOE, menggarisbawahi bahwa RHIC adalah salah satu fasilitas pengguna paling sukses yang dioperasikan oleh Kantor Sains DOE, melayani ribuan ilmuwan secara global.