Peneliti di CERN telah menghasilkan 'bola api' plasma untuk mensimulasikan jet dari blazar jauh, menerangi misteri sinar gamma yang hilang. Eksperimen ini menunjukkan bahwa medan magnet antargalaksi kuno, bukan ketidakstabilan plasma, mungkin menjelaskan fenomena tersebut. Diterbitkan di PNAS pada 3 November, temuan ini menyoroti sisa-sisa potensial dari alam semesta awal.
Tim internasional yang dipimpin oleh University of Oxford menggunakan akselerator Super Proton Synchrotron milik CERN di Jenewa untuk menghasilkan 'bola api' plasma, meniru perilaku jet partikel dari blazar. Blazar adalah galaksi aktif yang didukung oleh lubang hitam supermasif yang memancarkan jet sempit partikel dan radiasi dengan kecepatan hampir secepat cahaya, termasuk sinar gamma hingga beberapa teraelektronvolt (TeV). Sinar gamma berenergi tinggi ini melakukan perjalanan melalui ruang antargalaksi dan berinteraksi dengan cahaya latar belakang dari bintang, menciptakan kaskade pasangan elektron-positron. Pasangan ini diharapkan bertabrakan dengan latar belakang mikrogelombang kosmik, menghasilkan sinar gamma berenergi lebih rendah sekitar 10^9 eV (GeV), namun satelit Fermi milik NASA belum mendeteksi sinyal ini.
Dua teori utama telah diusulkan untuk ketidaksesuaian ini: medan magnet antargalaksi lemah yang menyimpangkan pasangan menjauh dari Bumi, atau ketidakstabilan dalam plasma antargalaksi tipis yang menguras energi dari sinar. Untuk menguji ini, para peneliti menggunakan fasilitas High-Radiation to Materials (HiRadMat) milik CERN, mengirimkan sinar pasangan elektron-positron melalui plasma sepanjang satu meter untuk mereplikasi kondisi kosmik.
Hasilnya, yang diterbitkan pada 3 November di PNAS, menunjukkan bahwa sinar tetap terfokus dengan ketat dengan gangguan atau aktivitas magnetik minimal, menunjukkan bahwa ketidakstabilan plasma tidak cukup untuk menjelaskan sinar gamma yang hilang. Ini mendukung keberadaan medan magnet primordial dari momen-momen awal alam semesta, mungkin melibatkan fisika di luar Model Standar.
Peneliti utama Profesor Gianluca Gregori dari University of Oxford menyatakan: "Studi kami menunjukkan bagaimana eksperimen laboratorium dapat membantu menjembatani kesenjangan antara teori dan pengamatan, meningkatkan pemahaman kita tentang objek astrofisika dari teleskop satelit dan berbasis darat." Peneliti bersama Profesor Bob Bingham dari STFC Central Laser Facility dan University of Strathclyde menambahkan: "Eksperimen ini menunjukkan bagaimana astrofisika laboratorium dapat menguji teori alam semesta berenergi tinggi." Profesor Subir Sarkar dari Oxford mencatat: "Sangat menyenangkan menjadi bagian dari eksperimen inovatif seperti ini yang menambahkan dimensi baru pada penelitian perbatasan yang dilakukan di CERN."
Kolaborasi ini mencakup institusi seperti STFC Central Laser Facility, University of Rochester, Lawrence Livermore National Laboratory, dan Max Planck Institute for Nuclear Physics. Observatorium masa depan seperti Cherenkov Telescope Array mungkin memberikan wawasan lebih lanjut tentang medan magnet ini.