EraAIdailyNews, 22 September 2026 — Para fisikawan mendeteksi bukti kuat bahwa boson Z yang berat dan hanya sekejap dapat saling terkait secara kuantum selama peluruhan boson Higgs di Large Hadron Collider milik CERN. Hasil itu menunjukkan aksi seram dari jarak jauh yang disebut Einstein tetap bertahan bahkan dalam salah satu kondisi paling ekstrem yang pernah diciptakan di laboratorium.
Keterkaitan kuantum terjadi ketika dua partikel berbagi sifat sedemikian rupa sehingga pengukuran pada satu partikel dapat mengungkap informasi tentang partikel lain, meski keduanya terpisah. Dalam bahasa sederhana, keadaan kedua partikel tidak dapat dijelaskan secara lengkap satu per satu; keduanya membentuk satu hubungan kuantum yang tetap terlihat melalui hasil pengukuran. Sifat ini merupakan salah satu ciri mekanika kuantum yang paling menantang intuisi dan telah membuat fisikawan mempertanyakan pemahaman mereka tentang realitas selama puluhan tahun.
Albert Einstein pernah menyebut fenomena ini sebagai “aksi seram dari jarak jauh.” Sebelumnya, ilmuwan telah mengamati keterkaitan pada sistem yang melibatkan foton, elektron, dan ion terperangkap. Temuan terbaru memperluas pengujian itu ke wilayah yang jauh lebih keras: partikel berat yang lahir dalam tumbukan berenergi tinggi dan langsung meluruh. Keterkaitan juga menjadi inti sejumlah teknologi yang sedang berkembang, termasuk komputer kuantum, jaringan komunikasi kuantum yang sangat aman, dan sensor canggih.
Dalam komputasi kuantum, keterkaitan memungkinkan banyak qubit dimanipulasi bersama-sama, bukan satu per satu. Dengan begitu, seperangkat qubit dapat mendukung pelaksanaan beberapa perhitungan secara bersamaan. Pertanyaan yang masih kurang jelas adalah apakah hubungan kuantum yang sama dapat bertahan di tengah kondisi ekstrem, termasuk tumbukan partikel keras berenergi tinggi yang dihasilkan CERN.
Untuk menjawab pertanyaan itu, tim internasional memakai eksperimen ATLAS di Large Hadron Collider CERN di dekat Jenewa, Swiss. Alih-alih meneliti foton atau sistem kuantum lain yang relatif berumur panjang, peneliti mencari keterkaitan antara pasangan boson Z. Partikel masif ini hanya ada dalam pecahan waktu yang sangat kecil sebelum meluruh.
Boson Z yang diteliti berasal dari peluruhan boson Higgs, partikel yang ditemukan di LHC pada 2012. Sebuah boson Higgs dapat sebentar berubah menjadi dua boson Z, yang kemudian meluruh menjadi pasangan elektron atau muon. Boson Higgs sendiri dihasilkan ketika proton yang bergerak pada 99,99 persen kecepatan cahaya bertumbukan pada energi yang mencapai tiga belas triliun elektron volt.
Meski boson Z menghilang hampir seketika setelah terbentuk, detektor ATLAS dapat mengukur elektron dan muon hasil peluruhannya dengan akurat. Peneliti menganalisis sudut kemunculan partikel-partikel itu, lalu memakai informasinya untuk merekonstruksi spin boson Z asli. Dari rekonstruksi tersebut, tim dapat menentukan apakah kedua boson Z menampilkan korelasi yang diharapkan dari keterkaitan kuantum.
Pengukuran itu memberi bukti kuat bahwa korelasi tersebut memang ada. Hasilnya menjadi salah satu konfirmasi keterkaitan kuantum berenergi tertinggi yang pernah dicapai. Rekan penulis studi, Profesor Alan Barr dari Departemen Fisika Oxford, termasuk peneliti pertama yang mengusulkan penggunaan penumbuk partikel untuk menyelidiki keterkaitan pada energi jauh di luar jangkauan eksperimen kuantum tradisional. Barr, yang terlibat dalam pembangunan LHC, juga mengilhami eksperimen ATLAS pada 2023 yang menunjukkan keterkaitan antara pasangan kuark top, partikel elementer terberat yang diketahui.
Barr mengatakan bahwa fisikawan terbiasa memandang keterkaitan sebagai sesuatu yang halus dan biasanya terlihat dalam eksperimen laboratorium dengan foton tunggal. Menurut dia, menemukan fenomena itu tetap “hidup dan sehat” pada partikel seberat dan sesingkat boson Z, yang tercipta dalam sebagian tumbukan paling keras di Bumi, menunjukkan betapa mendasar dan kokohnya efek kuantum tersebut. Ia menambahkan bahwa aturan aneh mekanika kuantum bekerja di alam, bahkan pada energi ekstrem LHC.
Pekerjaan ini juga bagian dari upaya membawa konsep ilmu informasi kuantum, bidang di balik komputasi kuantum, ke fisika partikel berenergi tinggi. Dengan menerapkan gagasan untuk sistem kuantum pada kumpulan data besar dari penumbuk partikel, peneliti berharap menemukan cara yang lebih peka mendeteksi pola halus. Teknik itu pada akhirnya dapat mengungkap efek yang tidak sesuai dengan pemahaman saat ini tentang alam semesta dan memberi petunjuk tentang fisika di luar teori yang ada.
Di Universitas Oxford, Barr memimpin bersama sebuah proyek antardisiplin besar yang berfokus pada fondasi mekanika kuantum pada energi tinggi. Proyek itu menguji perilaku kuantum pada skala sangat kecil dan energi sangat tinggi, sekaligus meninjau pertanyaan filosofis yang muncul, termasuk apa yang dapat diungkapkan eksperimen tersebut tentang hakikat realitas. Profesor Chris Timpson dari Faculty of Philosophy Oxford menyebut keterkaitan sebagai aspek realitas kuantum yang paling menjanjikan sekaligus paling membingungkan.
Ilmuwan Oxford juga berkontribusi pada peningkatan detektor ATLAS. Bersama High-Luminosity Large Hadron Collider yang ditingkatkan, perbaikan itu diharapkan menghasilkan kumpulan data yang jauh lebih besar dan memberi fisikawan peluang baru untuk menyelidiki fenomena kuantum pada energi ekstrem. Data tambahan dapat memungkinkan penggunaan teknik informasi kuantum yang lebih canggih dalam fisika partikel, sehingga pencarian terhadap fenomena yang belum diketahui berpotensi menjadi lebih peka.
Profesor Daniela Bortoletto dari Departemen Fisika Universitas Oxford, yang menjadi koordinator Inggris untuk produksi modul sistem piksel detektor ATLAS yang ditingkatkan, menilai pengukuran ini menunjukkan kekuatan ilmiah kolaborasi ATLAS dan kemampuan unik LHC. Menurutnya, kontribusi peneliti Oxford membantu membuka cara baru mengeksplorasi hukum dasar alam.
Dengan demikian, temuan ini mengukuhkan bahwa keterkaitan kuantum dapat bertahan pada partikel berat dan berumur pendek, sembari menghubungkan informasi kuantum dengan fisika partikel energi tinggi. Hasil tersebut memberi cara baru untuk menguji aturan dasar alam di lingkungan paling ekstrem.
Sumber: ScienceDaily, September 2026; Physical Review Letters.
Tidak ada komentar
Posting Komentar