Di kedalaman Large Hadron Collider (LHC) — akselerator partikel terkuat di dunia — para ilmuwan akhirnya melihat apa yang selama beberapa dekade tetap sulit dipahami. Ini adalah 'jejak difusi' (diffusion wake) yang ditinggalkan oleh quark atau gluon cepat saat melewati plasma quark-gluon — 'sup' materi yang sangat panas dan padat yang terdiri dari konstituen dasar materi, mirip dengan keadaan alam semesta beberapa mikrodetik pertama setelah Big Bang.
Bayangkan: dua inti timbal dipercepat hingga kecepatan mendekati cahaya dan bertabrakan di detektor CMS. Pada saat ini, plasma quark-gluon lahir — lingkungan di mana quark dan gluon (parton) ada secara bebas, tidak terperangkap di dalam proton dan neutron. Ketika parton berenergi tinggi melintas melalui plasma ini, ia kehilangan energi dan momentum, meninggalkan gangguan di belakangnya, mirip dengan jejak di belakang perahu di air. Teori telah memprediksi efek semacam itu lebih dari 20 tahun yang lalu, tetapi secara eksperimental sulit untuk ditangkap dengan pasti — sinyalnya terlalu lemah di tengah proses lain.
Sebelumnya, para ilmuwan mencari jejak dalam peristiwa dengan jet (aliran partikel) dan boson Z, tetapi kebisingan dari efek lain mengaburkan gambaran. Tim yang dipimpin oleh peneliti dari University of Illinois di Chicago (UIC), termasuk Raghunath Pradhan dan Olga Evdokimov, menerapkan pendekatan baru. Mereka berfokus pada peristiwa di-jet — ketika dua jet keluar hampir ke arah yang berlawanan. Ini memungkinkan pemisahan sinyal jejak dari latar belakang menjadi lebih baik.
Analisis data tabrakan timbal-timbal pada energi 5,02 TeV per nukleon menunjukkan gambaran yang jelas: diikuti oleh jet, ada penipisan signifikan partikel berenergi rendah (dalam kisaran 1–2 GeV). Efeknya diperkuat dalam tumbukan yang lebih sentral dan lebih 'padat', di mana lebih banyak plasma terbentuk. Signifikansi melebihi lima standar deviasi — ini adalah tingkat yang dianggap sebagai penemuan yang andal dalam fisika partikel.
“Ini adalah puncak dari pencarian bertahun-tahun,” kata Olga Evdokimov. “Pengamatan dan deskripsi kuantitatif jejak difusi membuka pintu untuk karakterisasi yang tepat dari sifat-sifat plasma quark-gluon dan memberikan wawasan baru ke dalam evolusi alam semesta awal.”
Hasilnya, yang diterima untuk publikasi di Physical Review Letters (artikel HIN-25-012), tidak hanya mengkonfirmasi teori. Mereka membantu untuk lebih memahami bagaimana materi berperilaku pada saat-saat paling awal kosmos — ketika proton, neutron pertama, dan akhirnya, seluruh alam semesta yang terlihat, terbentuk dari plasma ini. Plasma berperilaku seperti cairan ideal, berinteraksi kuat dengan partikel yang melewatinya, daripada seperti gas yang jarang.
Bagi masyarakat umum, ini adalah pengingat tentang bagaimana laboratorium di Bumi memungkinkan kita mengintip kondisi yang tidak dapat diamati secara langsung. Setiap 'jejak' baru yang tertangkap di collider membawa kita lebih dekat untuk memahami bagaimana kosmos yang teratur, tempat kita hidup, muncul dari kekacauan momen-momen pertama. Dan pencarian, tentu saja, berlanjut.
