Sinar kosmik: memahami apa saja fenomena ini dan potensi risikonya

Banyu Uwir

Sinar kosmik: memahami apa saja fenomena ini dan potensi risikonya

Pernahkah Anda mendengar tentang sinar kosmik? Mereka ada dimana-mana, melewati tubuh kita dan bahkan menyebabkan bencana elektronik. Tapi terbuat dari apa dan bagaimana cara sampai ke sini?

Untuk memahami maksudnya, pertama-tama kita harus mengingat komponen materi, yaitu atom. Atom terdiri dari partikel subatom: proton, neutron, dan elektron.

Proton bermuatan positif dan membentuk inti atom, sedangkan elektron bermuatan negatif dan mengorbit inti atom. Neutron, sebaliknya, mempunyai massa yang sama dengan proton, hidup berdampingan dengan mereka dalam inti atom, namun tidak mempunyai muatan listrik. Muatan adalah sifat dasar materi, sama seperti massa.

Atom hidrogen, yang paling sederhana, hanya memiliki satu proton dan satu elektron. Helium, yang paling sederhana kedua, masing-masing memiliki dua dan dua neutron. Timbal, misalnya, mempunyai 82 elektron, 82 proton, dan 82 neutron.

Ketika, karena alasan tertentu, sebuah atom kehilangan satu atau dua elektron yang mengorbit inti, atom tersebut menjadi bermuatan positif atau negatif. Atom-atom yang tidak lengkap ini disebut iondan partikel-partikelnya yang hilang, ketika bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, akan menembus ruang angkasa dan mencapai Bumi. Ini adalah partikel yang kita sebut sinar kosmik..

Kita tahu bahwa sebagian besar sinar kosmik – sekitar 90% – adalah proton yang merupakan bagian dari atom hidrogen tetapi telah kehilangan elektronnya. Sudah 9% adalah atom helium yang kehilangan dua elektronnya (yang disebut partikel alfa). Sisanya berasal dari unsur lain dalam tabel periodik yang entah bagaimana kehilangan subpartikelnya.

Asal usul sinar kosmik

Agar atom dapat kehilangan partikel, atom perlu dibombardir dengan radiasi; dan agar mereka dapat dipancarkan dengan kecepatan tinggi, mereka perlu didorong. Kondisi ini terlihat di sekitar bintang yang meledak atau disebut supernova.

Sinar kosmik diberi energi oleh gelombang kejut yang dipancarkan dari bintang yang meledak. Di sana, partikel-partikel tersebut bertabrakan dengan medan magnet sisa ledakan bintang. Tabrakan ini memberikan energi bagi partikel untuk melepaskan diri dari sisa-sisanya dan melakukan perjalanan melalui medium antarbintang galaksi.

Matahari kita juga meluncurkan partikel berenergi menuju Bumi. Sinar kosmik matahari adalah aliran partikel bermuatan energi tinggi yang dipercepat di korona matahari dan kromosfer selama jilatan api matahari.

Salah satu pengamatan pertama sinar kosmik dilakukan oleh Victor Hess yang berkebangsaan Austria-Amerika pada tahun 1912, ketika ia meluncurkan detektor dalam balon pada ketinggian 5.300 meter. Dia menyimpulkan bahwa ionisasi atmosfer meningkat seiring ketinggian, membuktikan bahwa Bumi terkena radiasi luar angkasa. Eksperimen yang dilakukan saat gerhana Matahari hampir total membuktikan bahwa bukan hanya bintang yang bertanggung jawab atas radiasi tersebut.

Pada tahun 1925, istilah “sinar asal kosmik” pertama kali digunakan oleh RA Millikan. Fisikawan Amerika mengamati bahwa, ketika partikel bertabrakan dengan atmosfer, mereka terbagi menjadi hujan partikel lain yang akhirnya kehilangan energi hingga mencapai tanah, meninggalkan jejak. Oleh karena itu nama “sinar”.

Radiasi kosmik dapat berupa galaksi dan matahari;  Magnetosfer bumi membelokkan sinar kosmik dan melindungi kita darinya.  — Foto: L.Han/IAEA

Hingga saat ini, ketika kita mendeteksi sinar kosmik, kita tidak dapat mengetahui secara pasti sumber mana yang memancarkannya. Fakta bahwa beberapa sinar ini memiliki energi yang sangat tinggi menunjukkan bahwa ada kemungkinan sinar tersebut berasal dari galaksi lain dan bahkan dari lubang hitam supermasif di galaksi tersebut.

Sebagian besar sinar kosmik berasal dari Matahari dan tidak menimbulkan bahaya, karena atmosfer bumi dan medan magnet bumi umumnya menghalangi triliunan sinar tersebut setiap hari. Mereka yang berasal dari antarbintang memiliki energi lebih besar dan dapat mencapai tanah bumi dengan lebih mudah. Benda-benda yang mencapai permukaan dapat berdampak, misalnya pada peralatan elektronik.

Tercatat ada beberapa kasus komputer terkena dampak sinar kosmik dan bahkan kemungkinan komponen elektronik di mobil seperti Toyota mengalami apa yang disebut Sedikit Balik menyebabkan kecelakaan antara tahun 2005 dan 2007.

Ketika bertabrakan dengan chip komputer, sinar kosmik merusak mikroprosesor, memori semikonduktor, dan transistor. Memori komputer bersifat biner, artinya dapat diterjemahkan sebagai rangkaian angka nol dan satu. HAI Sedikit Balik Hal ini terjadi ketika tumbukan sinar kosmik dapat mengubah 0 menjadi 1 dan sebaliknya, sehingga menimbulkan masalah yang serius.

Mobil dan sebagian besar barang elektronik saat ini memiliki langkah-langkah untuk mencegah hal ini, karena hanya chip yang mengalami tabrakan yang akan menanggung akibatnya. Oleh karena itu perlunya sistem menjalani verifikasi untuk melihat apakah telah terjadi sesuatu pada satu chip tetapi tidak pada chip lainnya.

Dampak sinar kosmik jauh lebih besar di luar atmosfer. Oleh karena itu, selama perjalanan luar angkasa yang lebih lama, awak pesawat ruang angkasa dan peralatan elektronik perlu dilindungi. Bukan hanya tampaknya sulit, tetapi juga sulit.

Badan antariksa terus berupaya mengembangkan perisai (tameng, dalam bahasa Inggris) yang akan melindungi semua orang dalam perjalanan mendatang ke Bulan dan Mars. Perjalanan berawak ke satelit kita antara tahun 1969 dan 1972 memiliki lebih sedikit perangkat elektronik dibandingkan perjalanan berikutnya, sehingga menimbulkan kekhawatiran yang lebih besar saat ini.

Dan ngomong-ngomong, perlu diingat bahwa Matahari, yang mengalami siklus aktivitas setiap 11 tahun sekali, akan berada pada aktivitas maksimum antara tahun 2024 dan 2026, yang akan menghasilkan banyak sinar kosmik. Karena dalam dekade terakhir kita semakin bergantung pada elektronik dan satelit komunikasi, ada baiknya kita bersiap-siap, karena banyak masalah yang mungkin terjadi, termasuk kegagalan jaringan energi dan pemadaman listrik. Senter bertenaga baterai dan peralatan analog lama mungkin berguna.