Dalam sebuah penelitian yang menarik di Large Hadron Collider (LHC), ilmuwan berhasil menegaskan bahwa quark, partikel terkecil dan terberat yang dikenal dalam fisika, patuh terhadap hukum relativitas Einstein. Penemuan ini menjadi pertanda baik bahwa teori relativitas, yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada tahun 1905, tetap berlaku meski dalam konteks energi ekstrem.
LHC, yang merupakan akselerator partikel terbesar dan terkuat di dunia, melakukan eksperimen untuk memahami lebih dalam tentang top quark, partikel paling berat dalam model standar fisika partikel. Terlepas dari berbagai spekulasi yang menyebut kemungkinan pelanggaran hukum relativitas pada energi tinggi, tim dari Compact Muon Solenoid (CMS) berupaya mencari tanda-tanda “pelanggaran simetri Lorentz”. Simetri ini mengindikasikan bahwa hukum fisika haruslah konsisten bagi semua pengamat yang tidak mengalami percepatan.
Pentingnya penelitian ini tersaji pada kenyataan bahwa beberapa teori berpendapat di energi yang sangat tinggi, relativitas khusus bisa jadi tidak lagi berlaku. Artinya, hukum fisika dapat berbeda untuk pengamat dalam kerangka acuan yang berbeda. Jika fenomena ini memang ada, hasil eksperimen bisa berfluktuasi tergantung pada orientasi dan kecepatan uji coba.
Dari eksperimen ini, tim CMS mencari perilaku top quark melalui dua kuark itu sendiri. Dengan memanfaatkan data dari LHC, tim meneliti hubungannya dengan keberadaan waktu dalam sehari. Mereka berhipotesis bahwa jika simetri Lorentz dilanggar, maka laju produksi pasangan top quark seharusnya berubah tergantung pada waktu pengujian yang dilakukan. Ini disebabkan karena arah berkas proton yang ditabrakkan oleh LHC berubah seiring rotasi Bumi, yang seharusnya berpengaruh pada arah quark yang dihasilkan.
Hasilnya, setelah menganalisa data dari Run 2 LHC yang berlangsung antara 2015 hingga 2018, tim tidak menemukan deviasi dalam laju produksi top quark yang menunjukkan tidak ada tanda-tanda pelanggaran terhadap prinsip-prinsip yang diungkap oleh Einstein. Dengan kata lain, top quark tetap patuh terhadap hukum relativitas tanpa memperhatikan waktu atau orientasi protons yang berinteraksi.
Pencapaian ini memberikan kelegaan bagi para fisikawan, mengkonfirmasi bahwa hukum-hukum fisika tetap berlaku meski di bawah kondisi ekstrem sekalipun. “Hasil ini membuka jalan bagi pencarian mendatang terhadap pelanggaran simetri Lorentz berdasarkan data top quark dari run ketiga LHC,” ungkap kolaborasi CMS dalam pernyataannya. Mereka juga menekankan, hasil ini memungkinkan penelitian lebih dalam terhadap partikel-partikel berat lain yang hanya bisa diteliti di LHC, seperti Higgs boson dan boson W serta Z.
LHC kini memasuki fase operasi yang lebih kuat setelah mengalami pembaruan, dengan run ketiga yang berlangsung dari 2022 hingga awal 2024. Para ilmuwan berharap dapat menemukan tanda-tanda baru yang lebih kuat dalam pengujian pada energi lebih tinggi. Penelitian ini tidak hanya memperkuat fondasi teori relativitas, tetapi juga membuka cakrawala baru dalam pemahaman tentang struktur dasar alam semesta.
Penelitian ini telah dipublikasikan pada akhir 2024 dalam jurnal Physics Letters B, menandai langkah penting dalam menciptakan jembatan antara eksperimentasi dan teori yang menjadi dasar dari ilmu fisika modern. Melalui penemuan ini, kejahatan fisik dari quark terhadap hukum Einstein telah terbantahkan untuk saat ini, setidaknya sampai penelitian lebih lanjut menemukan informasi baru yang bisa mengubah pandangan kita.
