Para ilmuwan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) baru saja menembus batas baru dalam dunia fisika atom. Mereka menemukan cara revolusioner untuk “melihat” ke dalam inti atom tanpa menggunakan akselerator partikel raksasa seperti di CERN. Temuan ini tidak hanya memecahkan salah satu tantangan eksperimental terbesar dalam fisika nuklir, tetapi juga membuka peluang baru untuk memahami mengapa alam semesta kita dipenuhi oleh materi—dan bukan antimateri—padahal hukum fisika klasik seharusnya memperlakukan keduanya secara simetris.
Molekul yang digunakan disebut radium monofluoride, disingkat RaF. Molekul ini terdiri dari satu atom radium yang diikat pada satu atom fluorin. Yang membuatnya istimewa bukan hanya kombinasi kedua unsur tersebut, tetapi juga cara elektron di dalamnya berinteraksi dengan inti radium yang sangat berat dan tidak simetris. Inti radium memiliki bentuk yang menyerupai buah pir, bukan bola sempurna seperti kebanyakan inti atom lainnya. Bentuk asimetris ini ternyata memberi peluang luar biasa bagi para ilmuwan untuk mendeteksi fenomena pelanggaran simetri fundamental yang selama ini hanya dapat dipelajari melalui eksperimen besar dan rumit.
Ketika elektron bergerak di sekitar inti atom, sebagian dari mereka dapat menembus ke dalam inti. Di sana, mereka mengalami interaksi langsung dengan proton dan neutron, menghasilkan perubahan energi yang sangat halus. Para ilmuwan MIT mampu mendeteksi pergeseran energi kecil ini dengan bantuan teknik spektroskopi molekuler berpresisi tinggi. Perubahan energi tersebut mengandung informasi tentang kondisi internal nukleus, termasuk distribusi muatan listrik, medan magnetik, dan bahkan potensi pelanggaran simetri antara materi dan antimateri.
Teknik ini secara sederhana dapat disebut sebagai “mikroskop kuantum”, karena molekul RaF berfungsi seperti alat pembesar yang memungkinkan ilmuwan mengamati fenomena di dalam inti tanpa menghancurkannya. Dengan metode ini, mereka dapat mengukur sifat-sifat yang sebelumnya tidak bisa diakses tanpa menembakkan partikel energi tinggi. Penemuan ini diibaratkan seperti menemukan cara memotret isi bumi tanpa perlu melakukan pengeboran.
Salah satu alasan mengapa inti radium begitu menarik adalah karena bentuknya yang tidak biasa. Sebagian besar inti atom simetris dan berbentuk hampir bulat, namun inti radium tertentu, seperti isotop radium-225, memiliki bentuk miring seperti pir. Ketidakseimbangan ini memperbesar efek pelanggaran simetri, khususnya CP violation—yakni perbedaan perilaku antara materi dan antimateri dalam hukum fisika. Teori fisika kuantum menyatakan bahwa alam semesta seharusnya lahir dengan jumlah materi dan antimateri yang sama. Namun, pengamatan menunjukkan bahwa hampir semua yang kita lihat, mulai dari bintang, planet, hingga makhluk hidup, terdiri dari materi. Antimateri hampir sepenuhnya hilang sejak awal pembentukan alam semesta.
Fenomena inilah yang coba dijelaskan oleh banyak fisikawan melalui eksperimen pelanggaran simetri. Jika bentuk asimetris inti radium dapat memperkuat sinyal pelanggaran tersebut, maka mengukurnya bisa membantu menjawab pertanyaan paling mendasar: mengapa kita ada? Mengapa alam semesta tidak lenyap menjadi energi murni ketika materi dan antimateri saling memusnahkan miliaran tahun lalu?
Para peneliti MIT, yang dipimpin oleh Profesor Ronald Fernando Garcia Ruiz, menjelaskan bahwa metode berbasis molekul ini merupakan terobosan dalam riset eksperimental fisika fundamental. Eksperimen dilakukan dengan cara mendinginkan molekul RaF hingga mendekati nol mutlak, yaitu sekitar -273 derajat Celsius. Pada suhu serendah itu, molekul hampir tidak bergerak, sehingga peneliti dapat memanipulasinya dengan laser secara presisi dan membaca perubahan energi dengan akurasi sangat tinggi.
Untuk membuat molekul radium monofluoride, mereka harus memproduksi atom radium buatan di laboratorium. Radium merupakan unsur radioaktif langka yang hanya bisa diperoleh dalam jumlah sangat kecil. Setelah itu, atom radium diikat dengan atom fluorin membentuk molekul RaF. Tantangan besar muncul karena radium mudah meluruh dan sulit distabilkan. Namun dengan teknologi modern, para ilmuwan mampu menahan molekul tersebut cukup lama untuk melakukan pengukuran.
Ketika molekul tersebut tereksitasi oleh sinar laser, elektron di dalamnya berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, lalu kembali ke keadaan awal dengan memancarkan cahaya. Dari cahaya itulah para ilmuwan membaca “kode rahasia” yang memberi tahu kondisi di dalam inti atom radium. Setiap pergeseran spektrum cahaya memberikan informasi baru tentang interaksi antara elektron dan nukleus. Dengan ribuan pengukuran presisi tinggi, para ilmuwan menyusun gambaran detail mengenai bentuk, muatan, dan simetri inti atom tersebut.
Yang membuat penelitian ini semakin menakjubkan adalah skalanya. Jika sebelumnya percobaan seperti ini hanya bisa dilakukan di fasilitas sekelas CERN yang memiliki akselerator partikel sepanjang puluhan kilometer, kini eksperimen dapat dilakukan di ruangan seukuran laboratorium universitas. Ini menunjukkan bagaimana kemajuan teknologi laser, pendinginan atom, dan kontrol kuantum telah membawa fisika nuklir ke era baru: era eksperimen meja yang mampu menembus batas partikel subatomik.
Implikasi dari penemuan ini meluas hingga ke bidang kosmologi dan teori fundamental. Dengan memahami bentuk dan perilaku inti radium yang tidak simetris, fisikawan dapat menguji teori tentang asal-usul alam semesta dan evolusi energi gelap. Beberapa hipotesis menyatakan bahwa pelanggaran simetri dalam level nuklir dapat memicu ketidakseimbangan kecil antara materi dan antimateri pada masa awal Big Bang. Ketidakseimbangan itu kemudian berkembang menjadi dominasi materi yang kita lihat sekarang.
Selain menjawab pertanyaan besar tentang kosmos, teknik baru ini juga membuka peluang praktis di bidang teknologi kuantum. Molekul-molekul seperti RaF sangat sensitif terhadap medan listrik dan magnetik, sehingga bisa menjadi sensor kuantum super presisi untuk mendeteksi gangguan kecil dalam ruang dan waktu. Aplikasi ini dapat membantu pengembangan jam atom generasi baru, sistem navigasi tanpa GPS, atau bahkan perangkat komunikasi kuantum yang sangat aman.
Dari sisi pendidikan dan riset STEM, penemuan ini menjadi contoh sempurna bagaimana sains dapat berkembang melalui kreativitas dan pendekatan lintas disiplin. Fisika, kimia, dan teknik laser berpadu dalam satu proyek yang awalnya terdengar mustahil: meneliti inti atom tanpa memecahnya. Pendekatan semacam ini bisa menjadi inspirasi bagi siswa dan mahasiswa untuk melihat bahwa ide besar tidak selalu memerlukan peralatan besar. Kadang, inovasi lahir dari cara berpikir baru terhadap hal-hal kecil yang sering diabaikan.
Para peneliti MIT berencana melanjutkan riset ini dengan membuat molekul serupa menggunakan unsur lain yang juga memiliki bentuk inti asimetris. Mereka berharap dapat menemukan pola umum yang menjelaskan bagaimana pelanggaran simetri bekerja di level nuklir dan bagaimana pengaruhnya terhadap fisika partikel. Di masa depan, eksperimen berbasis molekul mungkin akan menjadi standar baru dalam penelitian fisika fundamental, menggantikan sebagian peran akselerator besar yang selama ini mendominasi.
Meskipun masih berada pada tahap awal, hasil penelitian ini sudah cukup mengguncang komunitas ilmiah. Banyak fisikawan di seluruh dunia menyambutnya sebagai terobosan yang mengubah paradigma. Jika sebelumnya fisika nuklir identik dengan teknologi besar dan biaya tinggi, kini ia menjadi bidang yang lebih inklusif dan mudah diakses. Laboratorium universitas di berbagai negara mungkin bisa melakukan eksperimen serupa, memperluas kontribusi global dalam menjawab misteri terbesar tentang asal-usul dan struktur alam semesta.
Penemuan ini juga mengingatkan kita bahwa sains selalu berkembang dengan semangat ingin tahu yang tak terbatas. Dari eksperimen sederhana hingga teori kosmologi, semuanya berawal dari keinginan untuk memahami bagaimana alam bekerja. Molekul radium monofluoride mungkin tampak kecil, tetapi di balik ukurannya yang mungil, ia membawa harapan besar: bahwa kita bisa melihat lebih dalam ke jantung materi dan menemukan rahasia yang telah tersembunyi selama miliaran tahun.
Dengan kemampuan molekul RaF untuk memperlihatkan interaksi langsung antara elektron dan inti, manusia kini memiliki “mata baru” untuk memandang dunia mikroskopis. Ia menjadi simbol kemajuan teknologi eksperimental yang tidak hanya mengejar hasil besar, tetapi juga menekankan efisiensi, kreativitas, dan keberlanjutan. Dunia kini menyaksikan bagaimana molekul sederhana mampu menggantikan mesin raksasa, dan bagaimana ide-ide kecil mampu mengubah arah pemahaman kita tentang alam semesta.
Pada akhirnya, penemuan ini adalah pengingat bahwa batas antara yang mungkin dan tidak mungkin dalam sains terus bergeser. Dari radium yang dulu dianggap berbahaya, kini lahir pengetahuan baru tentang struktur atom dan simetri alam. Dari laboratorium kecil di MIT, lahir cara baru untuk melihat isi atom—dan mungkin, suatu hari nanti, melihat dasar dari realitas itu sendiri.
Referensi:
Massachusetts Institute of Technology (MIT). (2025, October 26). Physicists find new way to see inside atoms. ScienceDaily. Retrieved from https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251026021734.htm
Garcia Ruiz, R. F., et al. (2025). Probing nuclear symmetry with radium monofluoride molecules. Physical Review Letters, MIT–CERN Collaboration.