Wawancara Singkat dengan Lisa Randall

Lisa Randall, theoretical particle physicist at Harvard, explained the strange physics of string theory and tiny extra dimensions in her first book, Warped Passages. She met The Daily Beast for a cappuccino at L.A. Burdicks to discuss how scientific progress happens, the largest particle accelerator ever made, the origin of mass, the future of physics, and her most recent book Knocking on Heaven’s Door.

http://www.thedailybeast.com/articles/2011/10/10/lisa-randall-on-knocking-on-heaven-s-door.html

Diterjemahkan oleh: TACU

Salah satu motif utama buku Randall adalah proses penemuan saintifik yang terkadang tampak sembarangan, sehingga dunia terlihat kabur ketika sains mencoba melampaui batasan terjauh dari pengetahuan ilmiah. Pada skala biasa dalam kehidupan sehari-hari kita memiliki sejumlah besar data yang mengkonfirmasi pemahaman kita tentang fisika. Tetapi pada skala yang tidak familier, seperti energi terkecil, yang terbesar, kita berbenturan dengan batas-batas pengalaman. Ini tidak berarti bahwa kita tidak harus mempercayai fisika—jauh daripada itu, karena fisika modern telah disusun dan diverifikasi dengan prediksi-prediksi yang keakuratannya sangat mencengangkan—tetapi juga memperkenalkan apakah itu ketidakpastian ilmiah, atau potensi untuk penemuan-penemuan baru yang lebih luar biasa.

The Large Hadron Collider (LHC) di Swiss, adalah mesin yang paling rumit yang dibangun dan akselerator partikel paling kuat di dunia. Saat ini, LHC menempatkan kita pada lingkup pengetahuan. Dalam bukunya, Randall berhasil mengubah percobaan ini pada skala yang jauh dan tidak familier ke dalam tindakan penting dalam drama kosmik.

Ada selentingan terbaru mengenai CERN—tempat di mana LHC itu berada—tentang sebuah percobaan yang tampaknya bertujuan menemukan neutrino, partikel yang lebih cepat dari cahaya. Sesuatu yang saya pikir tidak mungkin. Apa fisikawan benar-benar memikirkan tentang hal ini?

Kebanyakan orang menduga bahwa kecepatan yang diukur oleh neutrino ini adalah salah—karena kesalahan teknis eksperimental atau interpretasi yang salah dari hasil-hasil eksperiman tersebut. Namun, bukan tidak mungkin bahwa kita akhirnya mengukur kesalahan dari salah satu asumsi adanya partikel yang lebih cepat daripada cahaya yang mendasari teori yang disebut relativitas khusus.

Bisa jadi bahwa secara simestris sesuatu yang lebih cepat dari cahaya ini diasumsikan entah bagaimana, telah keliru. Salah satunya dengan cara yang mungkin terjadi adalah dengan adanya dimensi ekstra, dan dimensi ekstra yang melengkung yang mana secara khusus telah kupikirkan. Meski tidak selalu terjadi, tapi itu mungkin.

Ini adalah tindakan yang menantang sains. Kami ingin menguji asumsi dasar kami setepat mungkin. Bahkan, jika asumsi itupun sudah bekerja dan terukur.  Suatu kekeliruan bisa menjadi tanda dari sebuah teori yang lebih mendasar. Teori saling membangun satu sama lain. Ini adalah salah satu elemen kunci dari sains yang saya bahas dalam buku saya.

Apa yang terjadi di dalam LHC?

Pertama-tama Anda harus tahu, apa yang terjadi adalah proton-proton yang saling bertabrakan. Pada tingkatan energi ini, sebenarnya bukan proton sendiri yang bertabrakan bersama-sama secara massal, namun bahan-bahan di dalam proton, yaitu quark, yang berada di dalam, atau gluon, yang mana partikel-partikel dengan kekuatan kuat yang menahan semua itu secara bersamaan. Jadi, partikel-partikel ini bertabrakan dan mereka kemudian berubah menjadi energi murni. E = MC2 sebuah persamaan yang terkenal dari Einstein. Dan energi itu kemudian dapat berubah menjadi partikel baru. Energi itu bisa berubah menjadi apa yang kita sebut model standar partikel-partikel, dan pada kenyataannya menjelaskan segala sesuatu yang telah kita lihat sejauh ini, atau bisa juga beberapa partikel baru. Jadi, apa yang coba dilakukan dalam eksperimen adalah untuk melaporkan apa yang keluar dari benturan tersebut.

Salah satu partikel yang ditemukan oleh LHC adalah sesuatu yang disebut Higgs boson, kan? Sebenarnya apa ini?

Dalam hal tertentu, ada dua tujuan utama di LHC. Salah satunya adalah boson Higgs, yang kita akan masuk ke dalam satu menit. Dan yang lain, kita tidak hanya mencari Higgs boson, ada gagasan lain yang sangat menarik tentang mengapa partikel memiliki massa yang mereka lakukan, yang bisa melibatkan ide-ide yang sangat eksotis tentang ruang-waktu simetri atau dimensi ruang atau hal-hal yang sangat eksotis, dan kami ingin belajar keduanya. Apa yang membuat Higgs begitu menarik adalah bahwa kita benar-benar berpikir itu harus muncul. Ide-ide lain, mungkin hanya di luar jangkauan energi LHC, atau mereka mungkin berada di sana. Namun Higgs harus benar-benar berada di sana.

Jadi biarkan saya memberitahu Anda tentang Higgs. The Higgs berkaitan dengan konsep mengenai bagaimana partikel memperoleh massa mereka. Itu mungkin terdengar seperti sebuah konsep yang aneh, partikel dan massa. Saya harus mengatakan bagaimana partikel-partikel elementer fundamental memperoleh massa mereka. Tidakkah seharusnya partikel memiliki massa? Namun nyatanya tidak, meski sesuai menurut simetri dalam model standar dan dengan prinsip-prinsip dasar yang terlibat dalam percobaan lapangan mengenai partikel yang lebih cepat dari cahaya, kecuali ada beberapa mekanisme tambahan yang juga tidak ada. Ini hanya akan menjadi teori yang tidak konsisten. Jadi, Anda perlu mekanisme baru. Mekanisme ini disebut mekanisme Higgs. Dan itu melibatkan gagasan bahwa partikel-partikel adalah bagian dari massa mereka dalam arti tertentu, melalui proses di mana bentuk-bentuk radiasi, seperti cahaya, suara, atau partikel yang bergerak, dipaksa untuk menyimpang dari lintasan lurusnya, berlawanan dengan muatan yang ada di seluruh alam semesta. Oleh karena itu, sesungguhnya ini disebut medan Higgs, bukan partikel Higgs. Ini adalah jenis muatan berbeda yang mana dalam pengertian tertentu telah eksis di alam semesta. Dan partikel memperoleh massa mereka dengan proses yang bersinggungan tersebut. Jadi pada dasarnya, partikel yang menerima proses itu lebih banyak maka akan lebih lebih berat. Sekarang jika mekanisme Higgs benar, dan saya pikir sebagian besar fisikawan partikel berpikir itu benar, harus ada bukti eksperimental langsung. Anda mungkin mengatakan fakta bahwa partikel memiliki massa dalam beberapa pembuktian. Apa yang benar-benar ingin kami ketahui adalah, model apakah yang mendasari mekanisme Higgs? Apakah model itu, yang membuat muatan ini tersebar di seluruh alam semesta?

Bagaimana hal ini berhubungan dengan partikel Higgs?

Dalam implementasi sederhana, harus ada partikel yang dikenal sebagai Higgs boson, partikel Higgs. Dan berdasarkan apa yang kita katakan, kami sedikit mengetahui tentang interaksi, bahwa partikel Higgs berinteraksi paling intens dengan partikel terberat, dan sedikit berinteraksi dengan partikel yang ringan.

Ada beberapa kisah dalam berita baru-baru ini tentang CERN yang mengatakan Higgs tidak eksis dalam kisaran yang telah mereka uji, dengan probabilitas 95%.

Jika Anda bertanya kepada fisikawan sebelum adanya LHC, apakah yang paling bernilai selain massa partikel Higgs, berdasarkan bukti dari percobaan yang telah kita lihat, dan berdasarkan teori, saya akan mengatakan sebagian besar dari mereka sudah mengatakan bahwa partikel itu mempunyai massa yang belum diuji oleh LHC. Jadi, waktunya semakin dekat. Mungkin pada akhir tahun—benar- benar mencakup seluruhnya, apakah mengeluarkannya atau menemukan bukti kuat untuk itu. Keharusan adanya bukti kuat berarti tidak akan cukup apabila kita hanya mengatakannya saja tapi tidak menemukan pembuktian apapun.

Jadi, Anda berpikir bahwa ada kesalahpahaman yang populer tentang Higgs, atau apakah eksperimen yang sedang diperbuat oleh LHC? Bagaimana kesalahpahaman tentang fisika partikel muncul, dan apa yang bisa fisikawan partikel lakukan tentang mereka?

Yah, pertama-tama saya pikir kesalahpahaman itu mudah sekali memunculkan pernyataan yang berlebihan. Saya bicara banyak tentang skala dalam buku saya. Ini berbeda dengan skala yang jelas, timbangan yang kita lihat dalam kehidupan kita sehari-hari. LHC memberikan Anda energi sangat tinggi, yang setara dengan cara Anda melihat dalam jarak pendek. Jadi, Anda melihat jarak yang pendek. Maksudku, 10 sampai -17 centimeter. Dan kita tidak memiliki intuisi untuk itu. Jadi, baik Anda seorang fisikawan yang telah mempelajarinya, atau seseorang yang menulis tentang hal itu, atau ada orang lain yang menjelaskan kepada Anda dan berbicara tentang hal itu. Saya pikir satu-satunya hal yang dapat kita lakukan adalah mencoba untuk membuatnya bisa dimengerti. Dan itu sangat subtil, karena fisika itu sendiri subtil.

Ada dua jenis orang. Anda bisa memiliki kategori miliaran tapi bagi saya ada orang-orang yang sangat menyukai kepastian dan ada pula yang gemar bersenang-senang dalam ketidakpastian. Ada orang-orang yang ingin bisa mengatakan, “Inilah jawabannya.” Dan orang-orang yang ingin bisa mengatakan, “Pertanyaan itu sangat menarik, mari kita lihat apakah kita bisa mengetahuinya”.

Faktanya adalah, dan ini adalah sesuatu yang benar-benar saya coba untuk jelaskan, bahwa meskipun kita berpikir tentang ilmu pengetahuan sebagai sesuatu yang sangat jelas: kita memiliki teori, kita membuat prediksi, dan semuanya diuji. Ketika Anda benar-benar sampai pada tapal batas dunia pengetahuan, atau yang saya sebut “Knocking on Heaven’s Door”, ketika Anda benar-benar di sana; ada ambiguitas, ada ketidakpastian, bahwa Anda harus benar-benar menguji gagasan-gagasan. Anda mulai berjalan ke satu arah dan ternyata menjadi keliru atau data-data Anda tidak benar-benar mendukung apa yang Anda katakan, hanya mendekati saja, ber-evolusi, tidak mapan dan membingungkan. Kelihatannya bahwa semua yang diberitakan adalah benar, demikian pula dengan situasi politik bahwa banyak kekacauan di sana. Tapi entah kenapa, saya pikir orang-orang memiliki harapan atas sains, “Oke, kita ingin jawabannya, apa itu?” Ketika sains diberitakan telah “menemukan obat untuk kanker” tentu saja apa yang mereka maksudkan adalah mereka menemukan cara untuk mengubah tingkat penyembuhan kanker ini dari 20 persen menjadi 20,3 persen. Angka-angka tersebut belum tentu apa yang orang pikirkan, tapi lebih mudah untuk membuat pernyataan yang definitif secara luas. Lebih mudah untuk mendapatkan perhatian dari banyak orang. Tapi yang menarik adalah; angka-angka itu sedang memapankan apa yang sesungguhnya terjadi.

Apa yang akan fisika partikel lakukan 30 tahun dari sekarang?

Ini adalah pertanyaan yang benar-benar hebat. Jadi pertanyaannya adalah “apa yang kita butuhkan?” Pada dasarnya Anda memiliki dua arah yang bisa Anda tuju sejauh yang bisa dilakukan LHC: Anda dapat pergi ke energi yang lebih tinggi, atau pencerahan yang lebih tinggi luminositas—dan akan ada lebih banyak benturan.

Jadi, rencana pada beberapa tahun yang lalu di belakang pikiran para ilmuawan itu adalah pergi ke arah pencerahan yang lebih tinggi. Itu tampak seperti pilihan yang paling mahal, tapi mengingat apa yang kita lihat sekarang (dan lagi, kita belum benar-benar mengeksplorasi semuanya), menjadi jelas bahwa hal ini bukan persoalan tentang cahaya—yang tidak akan tampak pada energi-energi ini. Sekarang, saya pribadi akan mengatakan sesuatu yang hanya didasarkan pada banyak data dan informasi yang kami punya, baik teoritis dan eksperimental. Dari titik itu, Anda akan pergi ke pencerahan yang lebih tinggi.

Saya harus mengatakan, saya begitu senang luar biasa—saya berada di CERN pada akhir musim panas/awal September dan saya berbicara dengan beberapa orang, termasuk direktur yang mengatakan bahwa mereka mulai berpikir tentang mesin energi yang lebih tinggi. Secara teknologi sepertinya layak—apa yang Anda butuhkan adalah magnet yang sangat kuat maka Anda dapat membengkokkan sekitar Anda dan memiliki energi-energi yang lebih tinggi.

Ini tidak berarti semua itu akan terjadi, tapi kau tahu, saya merasa seperti Don Quixote hanya karena sebelumnya saya terus menekankan betapa pentingnya itu terjadi, terutama dalam teori yang saya kerjakan untuk mendapatkan energi yang lebih tinggi, karena mengingat apa yang kami ketahui , saya ingin menguji teori-teori, dan mesin yang berenergi lebih tinggi itu akan menguji mereka. Di atas kertas, ditinjau dari perspektif fisika murni, hal inilah yang membuat saya sangat bahagia.