all about sinar kosmik ( Cosmic Ray )

Sinar kosmik adalah partikel enerjik yang datang dari luar antariksa. Partikel ini memiliki energi yang sangat tinggi dan bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Berdasarkan pengamatan, 90% partikel sinar kosmik adalah proton, dan hampir 10% adalah inti Helium dan sisanya adalah elektron atau elemen-elemen berat, misalnya inti Besi. Partikel-partikel ini diamati memiliki energi yang sangat tinggi, jauh lebih tinggi daripada energi diamnya. Ini menunjukkan bahwa partikel ini telah dipercepat oleh sesuatu objek dan tentu saja pertanyaan selanjutnya adalah: Objek macam apa yang dapat mempercepat partikel-partikel ini hingga memiliki energi yang demikian dahsyatnya?

Kini kita telah menemukan partikel kosmik dengan energi 10²⁰ elektronVolt, sementara Large Hadron Collider (LHC) di Jenewa saja baru berencana mempercepat sebuah proton hingga energinya \'hanya\' 10¹² elektronVolt. Artinya, akselerator alamiah ini mampu mempercepat hingga 100 juta kali yang bisa dilakukan LHC. Apabila kita kembali kepada masa-masa tahun 1950an, jangankan komposisi sinar kosmik yang tidak diketahui oleh siapapun, datangnya dari mana pun tidak diketahui. Orang tahu bahwa partikel ini punya energi sangat tinggi namun partikel apakah ini pun tidak ada yang tahu. Pada tahun 1955 Ginzburg mulai meneliti sinar kosmis dan menunjukkan bahwa tidak mungkin sinar kosmik berasal dari radiasi panas, melainkan berasal dari partikel bermassa yang memperoleh energi tinggi dari medan magnet. Proses pemercepatan sebuah partikel karena melintasi medan magnet dinamakan radiasi sinkrotron. Berbeda dengan radiasi panas, radiasi sinkroton membutuhkan keberadaan medan magnet yang sangat kuat dan ini tidak ada di Matahari kita. Datangnya sinar kosmik pasti dari luar tata surya. Ginzburg kemudian memberikan bukti kuantitatif bahwa salah satu sumber sinar kosmik berasal dari supernova.

Supernova dapat menjadi sumber dipercepatnya sinar kosmik karena sisa reruntuhan bintang memiliki medan magnet yang kuat. Bila sebuah bintang masif meledak, inti bintang akan runtuh menjadi pulsar atau lubang hitam (tergantung pada massa inti yang tersisa dan tidak meledak). Hukum konservasi medan magnet mengharuskan kecepatan aliran magnetik tetap bernilai sama. Jadi ketika sebuah objek mengecil namun kecepatan aliran magnetik harus tetap maka kekuatan medan magnetik menjadi bertambah. Sebagai ilustrasi, bila Matahari kita yang jejarinya 6400 km berubah menjadi bintang neutron yang jejarinya 10 km, maka kekuatan medan magnetik akan meningkat kurang lebih 400 ribu kali lipat(!) Dengan demikian wajarlah apabila sebuah partikel yang melewati medan magnetik sebuah sisa reruntuhan supernova akan dipercepat hingga kecepatannya mendekati kecepatan cahaya. Salah satu reruntuhan supernova yang banyak diteliti adalah Nebula Kepiting yang berlokasi 6500 tahun cahaya dari Bumi kita.

Pada tahun 1949 ditemukan adanya sinyal radio dari pusat reruntuhan tersebut. Radiasi ini adalah radiasi sinkroton dalam panjang gelombang radio dan Ginzburg kemudian menerbitkan makalah yang berargumentasi bahwa partikel kosmik energi tinggi juga dapat dipancarkan dari pusat reruntuhan tersebut. Ia juga meramalkan bentuk spektrum energi yang mungkin dipancarkan.

Tambahan- tambahan aj ya  :

1. Sumber Partikel Elemen yang Populer Saat Sekarang

Saat kini kita mengenal tiga sumber besar penghasil berbagai partikel elemen antara lain sinar kosmik, reaktor nuklir dan pemercepat partikel.

Angkasa bumi pada dasarnya mengalami pembombandiran oleh partikel yang berenergi tinggi misalnya proton yang berasal dari luar angkasa. Ketika partikel-partikel yang berenergi tinggi tersebut bertubrukkan dengan atom-atom pada bagian lapisan udara terluar akan dihasilkan hujan partikel (karena berbentuk seperti hujan). Sumber partikel seperti ini disebut sebagai SINAR KOSMIK''. Pada umumnya sebagian besar partikel-partikel yang dihasilkan dalam sinar kosmik tersebut adalah partikel elemen lain yang disebut sebagai MUON'' (). Muon adalah partikel elemen yang bermuatan negatip seperti halnya elektron, tetapi muon memiliki massa yang jauh lebih besar dari elektron. Berdasarkan hasil penelitian muon memiliki massa sekitar 200 kali lebih besar dari massa elektron.

2. Menguak misteri sinar kosmik

Sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan melakukan sebuah percobaan ambisius. Percobaan itu berupaya menjelaskan misteri sinar kosmik dan partikel yang sulit dipahami, yang dikenal sebagai neutrino.

Mereka mengubur ribuan sensor di bawah permukaan es Antartika sepanjang lebih dari satu mil. Sensor itu untuk merekam kilatan cahaya biru yang dilepaskan pada saat sinar dan partikel berenergi tinggi bertabrakan dengan atom dalam es.

Dengan merekam pola cahaya dari tabrakan, itu memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan dari galaksi manakah mereka berasal.

Analisa tersebut dibangun berdasarkan hasil IceCube Neutrino Observatory, atau yang disebut dengan 'Teleskop' oleh ilmuwan, yang dibangun jauh di dasar lapisan es Antartika.

Para ilmuwan berharap bahwa ketika observatorium selesai, mereka nantinya dapat mengidentifikasi aliran energi tinggi sinar kosmik dan neutrino yang melewati galaksi secara akurat.

"Sinar Kosmik ditemukan 100 tahun lalu, tetapi kita masih tidak tahu di mana mereka berasal," kata Profesor Subir Sarkar, seorang astrofisikawan di Oxford University yang memimpin keterlibatan Inggris pada percobaan IceCube.

Sinar kosmik merupakan partikel energi tinggi di angkasa luar yang diduga berasal dari sisa-sisa bintang mati. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sinar kosmik galaksi dapat mengubah iklim bumi, mempengaruhi cuaca, memicu badai dan menutupi awan. Belum ada jawaban yang pasti akan teori ini. Namun, ilmuwan berharap agar mereka menemukan jawabannya lewat eksperimen IceCube.

Antartika adalah tempat terbaik untuk melakukan eksperimen ini. Permukaan es-nya sangat jelas, hampir sepenuhnya bebas dari gelembung udara dan distorsi lainnya.

Peneliti yang terlibat dalam proyek yang dipimpin oleh University of Wisconsin Madison. Mereka kini, sedang mempertimbangkan cara baru untuk memperluas area percobaan.

Radiasi kosmik energi rendah pula lah yang dapat merusak defibrilator kardioverter implan (ICD) model lama yang masih tertanam pada sekitar 26 ribu orang.

ICD adalah alat untuk memperbaiki irama detak jantung bagi orang yang pernah dioperasi karena serangan jantung di zaman dahulu.

Pesawat komersial biasanya terbang pada ketinggian dari 10 ribu hingga 12 ribu meter. Dalam ketinggian ini, radiasi kosmik sekitar 100 hingga 300 kali lebih kuat daripada permukaan laut. Di atas Concorde, yang terbang pada ketinggian 18 ribu meter, laju paparan hampir dua kali lebih tinggi daripada pesawat subsonik biasa.

Sinar kosmik tersusun dari aneka ragam partikel sub atom. Ini artinya mereka adalah partikel yang merupakan bagian dari atom atau lebih kecil dari atom. Sebagian besar sinar kosmik adalah proton. Yang lainnya tersusun dari inti beberapa jenis atom, sehingga memiliki proton dan neutron. Yang paling umum adalah inti atom helium, yang memiliki 2 proton dan 2 neutron (juga disebut partikel alpha). Yang lain adalah inti karbon, oksigen, besi, kalsium dan tipe atom lainnya. Sejumlah kecil sinar kosmik adalah elektron. Tidak peduli apa, sinar kosmik bergerak sangat cepat dan memiliki energi sangat besar. Kebanyakan partikel yang mencapai Bumi terbentuk ketika radiasi dari luar angkasa berinteraksi dengan partikel yang ada di atmosfer dan dihambat oleh lapisan ozon.

Bintik tersebut adalah radiasi kosmis yang tertangkap antena televisi, 10% darinya berasal dari Big Bang

Radiasi kosmik juga sebuah bentuk radiasi elektromagnet yang ada di seluruh alam semesta. Radiasi kosmik adalah salah satu sumber utama radiasi latar belakang di Bumi. Radiasi latar belakang adalah radiasi yang selalu ada di lingkungan; ia dapat berasal dari sumber alam seperti gas radon dan dari sumber buatan manusia seperti pembangkit listrik tenaga nuklir. Radiasi latar belakang kosmik khusus ada di lingkungan yang berasal dari matahari dan sumber lain di luar angkasa. Sumber lain radiasi kosmik yang paling penting bagi astronomi adalah radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) karena berasal langsung dari Big Bang.

Tahun 1964, Robert H Dicke, Jim Peebles dan David Wilkinson, astrofisikawan dari Universitas Princeton bersiap mencari radiasi gelombang mikro dalam daerah spektrum khusus. Dicke dan kawan-kawan berpendapat kalau Big Bang harusnya menghamburkan bukan hanya materi yang mengembun menjadi galaksi namun juga melepaskan sejumlah besar radiasi. Dengan alat yang teliti, radiasi ini mestinya dapat diamati. Di tahun yang sama pula, hanya 60 km dari lokasi Dicke dkk, Arno Penzias dan Robert Wilson mendeteksi radiasi ini dalam panjang gelombang 7.35 centimeter. Dan karenanya mereka berdua lah yang memperoleh Nobel fisika.

Radiasi gelombang mikro kosmik (CMB) menjadi bukti utama keberadaan Big Bang. Hal ini karena spektrum CMB sangat menyerupai spektrum teoritis dari apa yang dikenal sebagai benda hitam, yang berarti sebuah benda dalam keseimbangan termal. Keseimbangan termal berarti benda tersebut telah cukup lama untuk tenang pada keadaan alaminya. Contohnya arang bara panas yang berpendar tidaklah berada dalam kondisi keseimbangan termal yang baik. Spektrum benda hitam juga hanyalah pendekatan kasar terhadap spektrum batu ember yang menyala. Namun ternyata Alam semesta berada dalam keseimbangan termal yang sangat baik (pada dasarnya karena skala waktu untuk tenang jauh lebih lambat daripada skala waktu ekspansi alam semesta). Dan karena radiasi dari masa sangat awal tersebut harusnya memiliki spektrum sangat mendekati benda hitam.

Sebelumnya sudah dicari berbagai sumber yang mungkin untuk menjelaskan CMB selain bekas Big Bang, namun segala usaha untuk menafsirkan asal CMB karena fenomena astrofisika masa kini (bintang, galaksi radio, dsb) kandas. Karenanya, satu-satunya penjelasan yang memuaskan untuk keberadaan CMB berada dalam fisika Alam Semesta awal.

Ledakan Supernova

Ledakan bintang atau supernova adalah salah satu kejadian spektakuler yang terjadi di alam semesta, menghasilkan jumlah energi yang sama dengan triliunan bom nuklir yang diledakkan pada saat bersamaan. Ledakan yang dahsyat ini selalu diikuti oleh pancaran radiasi gamma (γ) dan pancaran radiasi partikel sub-atomik yang sangat kuat intensitas radiasinya.
MenurutDavid Schramm, seorang ahli astronomi dari Amerika, ledakan supernova yang memancarkan radiasi Gamma (γ) dan radiasi partikel sub-atomik yang sangat kuat tersebut dapat sampai ke atmosfer bumi dan merusak lapisan ozon. Hal ini dapat menyebabkan kematian, bahkan kepunahan makhluk hidup di bumi.
 Dari penelitian para ahli astronomi, sekitar 65 juta tahun yang lalu terjadi ledakan supernova yang sangat dahsyat.  Ledakan ini diperkirakan menjadi salah satu peyebab kepunahan dinosaurus dan sejenisnya, serta hewan terbang atau burung yang bergigi.
 Ledakan supernova dalam skala kecil dapat terjadi pada matahari yang energi radiasinya dipancarkan di bumi. Ledakan supernova yang terjadi pada matahari memiliki skala lebih kecil dibandingkan dengan ledakan supernova yang terjadi pada bintang - bintang di alam, karena ukuran matahari jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ukuran bintang - bintang di alam. Ukuran bintang ada yang ratusan atau ribuan kali ukuran matahari.