EraAIdailyNews, 22 September 2026 — Sebuah pencarian atas satu partikel misterius tanpa sengaja mengungkap bukti dua struktur berbeda yang mungkin termasuk keluarga aneh partikel subatomik eksotis yang dikenal sebagai keadaan XYZ. Temuan itu dapat membantu fisikawan menemukan cara baru kuark dan gluon bergabung membentuk materi.
Objek yang semula diburu adalah Y(2175), kandidat keadaan XYZ yang pernah dianggap sebagai kemungkinan struktur strangeonium. Kolaborasi Gluonic Excitations (GlueX) mencoba menciptakannya lewat fotoproduksi, ketika berkas foton menghantam proton dalam target tetap. Alih-alih menemukan Y(2175), peneliti justru mencatat dua struktur pada massa berdekatan: Y(2240) dan X(1830).
Temuan ini berasal dari Experimental Hall D Jefferson Lab dan dipublikasikan dalam Physical Review Letters. Malte Albrecht, ilmuwan staf Jefferson Lab, mengatakan tim mencari kandidat XYZ yang telah terkonfirmasi dengan berkas foton, tetapi menemukan dua struktur lain. “Itu informasi baru,” katanya.
Temuan ini menyentuh salah satu persoalan mendasar fisika partikel: bagaimana kuark dan gluon membentuk materi melalui gaya nuklir kuat. Hadron adalah partikel komposit yang memuat sedikitnya dua kuark dan diikat oleh gaya tersebut. Proton dan neutron merupakan contoh paling dikenal, dengan tiga kuark pada masing-masing partikel. Eksperimen tumbukan berenergi tinggi mulai memperlihatkan beragam hadron sejak 1950-an.
Di antara hadron baru terdapat meson berumur pendek, biasanya satu kuark yang berpasangan dengan antiquark. Model kuark diperkenalkan pada 1964 untuk menata keadaan terikat tersebut, dengan tiga rasa teringan: up, down, dan strange. Up dan down membentuk proton serta neutron. Penemuan quark charm yang lebih berat pada 1974 kemudian memperluas model menjadi enam rasa dan membantu membangun kerangka Model Standar.
Seiring akselerator makin kuat dan detektor makin sensitif, peneliti memperoleh akses ke proses yang lebih halus. Setelah awal abad ke-21, banyak hadron dengan sifat kuantum tidak biasa muncul tanpa mudah masuk ke model kuark awal. Label umum keadaan XYZ kemudian dipakai bagi kumpulan objek yang belum dipahami tersebut.
Komposisi kuark membantu memetakan spektrum hadron. Partikel dengan charm dan anticharm berada di wilayah charmonium, sedangkan partikel dengan strange dan anti-strange menempati strangeonium. Banyak keadaan XYZ telah terdeteksi di kedua wilayah itu.
Y(2175) dilaporkan pada 2006 oleh eksperimen BaBar di SLAC National Accelerator Laboratory milik Departemen Energi AS, dengan massa sekitar 2,16 miliar elektronvolt (2,16 GeV). Partikel ini dibuat melalui anihilasi elektron bermuatan negatif dan positron, padanan antimaterinya. Perilaku kuantum Y(2175) sulit dijelaskan hanya sebagai pasangan kuark-antikuark konvensional, sehingga status eksotiknya menjadi bahan kajian.
Beberapa penjelasan diajukan. Y(2175) mungkin keadaan hibrida yang melibatkan dua kuark strange dan gluon tereksitasi, konfigurasi empat kuark atau tetraquark, maupun gabungan mirip molekul dari partikel komposit lain. Eksperimen Beijing Spectrometer (BES) di Tiongkok dan Belle di Jepang kemudian mengonfirmasi keberadaannya, tetapi belum pernah melalui proses selain anihilasi elektron-positron.
Mencocokkan hasil dari berbagai eksperimen tetap menantang. Klaus Goetzen, fisikawan GSI yang meneliti di Jefferson Lab, mengatakan pengukuran di seluruh dunia harus mencapai kesepakatan tentang apa yang terlihat. Sejumlah keadaan bisa memiliki massa berdekatan dan belum tentu merupakan objek yang sama. GlueX dibangun untuk menguji kemungkinan meson hibrida, tempat medan gluonik tereksitasi ikut membentuk struktur internal.
GlueX memakai Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF), fasilitas pengguna DOE Office of Science yang mendukung riset lebih dari 1.700 fisikawan di seluruh dunia. Wafer intan sangat tipis mengubah elektron menjadi foton berenergi tinggi dengan spin sejajar. Jutaan foton menghantam proton dalam target hidrogen cair setiap detik, lalu spektrometer berdaya terima besar merekam partikel hasil interaksi. Albrecht menyebut susunan ini unik pada energi dan intensitas tersebut.
Data yang dikumpulkan begitu besar sehingga dapat mengisi drive laptop rata-rata dalam beberapa menit. Saat menelusuri jejak Y(2175), tim tidak menemukannya pada posisi yang dicari. Mereka malah mengidentifikasi Y(2240) pada sekitar 2,24 GeV dan X(1830) pada sekitar 1,82 GeV. Kedekatan massa keduanya mengisyaratkan kemungkinan asal-usul yang sama-sama tidak lazim.
Keyakinan terhadap kedua sinyal tidak sama. Y(2240) mencapai signifikansi lima sigma atau sekitar 99,9994 persen, dengan peluang sinyal tidak valid kurang dari satu dalam sejuta. X(1830) lebih lemah, tetapi mencapai tiga sigma atau sekitar 99,7 persen. Hasil ini memberi dasar bagi teoretisi untuk menyusun prediksi dan mengusulkan pengukuran lanjutan.
Studi ini juga menetapkan batas atas bagi kemungkinan Y(2175) diproduksi lewat fotoproduksi. Batasan tersebut dapat membantu perancangan dan interpretasi eksperimen masa depan. Nerling mengatakan langkah berikutnya adalah menentukan konfigurasi kuark eksotis mana yang terwujud. Stevens menambahkan bahwa lebih banyak data masih harus ditelaah, sehingga dua sinyal tak terduga ini baru membuka cerita spektroskopi hadron yang lebih luas.
Sumber: ScienceDaily, Agustus 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar