Ucapkan perkataan "antimateri" dan segera orang memikirkan fiksyen ilmiah - anti-alam semesta, bahan bakar untuk enjin kelajuan warp Enterprise dan sebagainya. Antimateri terdiri daripada zarah-zarah unsur, yang masing-masing mempunyai jisim yang sama dengan rakan sejenisnya - proton, neutron dan elektron - tetapi cas dan sifat magnet yang bertentangan. Apabila zarah jirim dan antimateri bertabrakan, mereka saling memusnahkan dan menghasilkan tenaga mengikut persamaan Einstein yang terkenal, E = mc2. Tetapi antimateri bukan sesuatu yang tersedia di setiap kedai ubat (dan juga plutonium, untuk meneruskan tema filem) dan tidak banyak terdapat di dalamnya, jadi nampaknya. Tetapi, menurut teori, tidak selalu seperti itu, dan para saintis menggunakan Observatorium sinar-X Chandra untuk mencari bukti antimateri yang ada di alam semesta awal. Dan itu bukan kerja yang mudah ...
Menurut model Big Bang, Alam Semesta dihancurkan oleh zarah-zarah kedua-dua jirim dan antimateri sejurus selepas Big Bang. Sebilangan besar bahan ini dimusnahkan, tetapi kerana terdapat sedikit lebih banyak bahan daripada antimateri - kurang dari satu bahagian per bilion - hanya bahan yang tertinggal, paling tidak di Alam Semesta tempatan.
Sejumlah jumlah antimateri dipercayai dihasilkan oleh fenomena kuat seperti jet relativistik yang digerakkan oleh lubang hitam dan pulsar, tetapi belum ada bukti untuk antimateri yang tersisa dari alam semesta bayi.
Bagaimana antimateri primordial dapat bertahan? Hanya setelah Big Bang diyakini ada periode yang luar biasa, disebut inflasi, ketika Alam Semesta berkembang secara eksponensial hanya dalam sepersekian detik.
"Sekiranya gumpalan bahan dan antimateri ada di sebelah satu sama lain sebelum inflasi, mereka sekarang mungkin dipisahkan dengan lebih banyak daripada skala Alam Semesta yang dapat dilihat, jadi kita tidak akan pernah melihatnya bertemu," kata Gary Steigman dari The Ohio State University, yang menjalankan kajiannya. "Tetapi, mereka mungkin dipisahkan pada skala yang lebih kecil, seperti superclusters atau cluster, yang merupakan kemungkinan yang jauh lebih menarik."
Dalam kes itu, perlanggaran antara dua kelompok galaksi, struktur terikat graviti terbesar di Alam Semesta, mungkin menunjukkan bukti antimateri. Pelepasan sinar-X menunjukkan berapa banyak gas panas terlibat dalam perlanggaran tersebut. Sekiranya sebilangan gas dari kedua kluster tersebut mempunyai zarah antimateri, maka akan terjadi pemusnahan dan sinar-X akan disertai dengan sinar gamma.
Steigman menggunakan data yang diperoleh oleh Chandra dan sekarang de-orbit Orpton Observatorium Compton Gamma untuk mengkaji Bullet Cluster, di mana dua kelompok galaksi besar saling bertabrakan dengan kecepatan yang sangat tinggi. Pada jarak yang agak dekat dan dengan orientasi sampingan yang baik seperti yang dilihat dari Bumi, Bullet Cluster menyediakan laman ujian yang sangat baik untuk mencari isyarat antimateri.
Lihat animasi kelompok galaksi yang sangat hebat ini yang saling bertembung.
"Ini adalah skala terbesar di mana ujian antimateri ini pernah dilakukan," kata Steigman, yang makalahnya diterbitkan dalam Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Saya ingin melihat apakah mungkin ada kumpulan galaksi yang terbuat dari sejumlah besar antimateri."
Jumlah sinar-X yang diamati dari Chandra dan tidak dapat mengesan sinar gamma dari data Compton menunjukkan bahawa pecahan antimateri dalam Bullet Cluster kurang dari tiga bahagian per juta. Lebih-lebih lagi, simulasi penggabungan Bullet Cluster menunjukkan bahawa hasil ini mengesampingkan sejumlah besar antimateri dalam skala kira-kira 65 juta tahun cahaya, perkiraan pemisahan asal kedua kelompok yang bertabrakan itu.
"Pertembungan jirim dan antimateri adalah proses yang paling efisien untuk menghasilkan tenaga di Alam Semesta, tetapi mungkin tidak berlaku pada skala yang sangat besar," kata Steigman. "Tetapi, saya belum menyerah kerana saya berencana untuk melihat kelompok galaksi bertabrakan lain yang baru-baru ini ditemukan."
Mencari antimateri di Alam Semesta mungkin memberitahu para saintis mengenai berapa lama tempoh inflasi berlangsung. "Kejayaan dalam eksperimen ini, walaupun tembakan panjang, akan banyak mengajar kita mengenai tahap awal Alam Semesta," kata Steigman.
Kekangan yang lebih ketat telah dibuat oleh Steigman mengenai kehadiran antimateri pada skala yang lebih kecil dengan melihat kelompok galaksi tunggal yang tidak melibatkan pertembungan besar dan baru-baru ini.
Sumber: Chandra / Harvard
