ANTARIKSA -- Untuk pertama kalinya, fisikawan mendeteksi partikel hantu berenergi tinggi di dalam penghancur atom terbesar di dunia. Temuan ini dapat membantu membuka rahasia alam semesta, khususnya bagaimana sebuah bintang menjadi supernova.

Partikel kecil, yang dikenal sebagai neutrino, ditemukan oleh detektor neutrino FASER di Large Hadron Collider (LHC), akselerator partikel terbesar di dunia, yang terletak di Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (CERN) dekat Jenewa, Swiss. Neutrino mendapat julukan spektral karena tidak memiliki muatan listrik dan massanya yang hampir nol. Artinya, neutrino hampir tidak berinteraksi dengan jenis materi lain.

Sesuai dengan moniker kehantuanya, neutrino terbang melalui materi biasa mendekati kecepatan cahaya.

Para fisikawan mempresentasikan hasil penemuan mereka pada konferensi Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories ke-57 di La Thuile, Italia pada 19 Maret 2023. "Kami telah menemukan neutrino dari sumber baru, penumbuk partikel, di mana Anda memiliki dua balok partikel yang saling bertabrakan dengan energi yang sangat tinggi," kata Jonathan Feng, fisikawan di University of California Irvine dan salah satu juru bicara Kolaborasi FASER.

Setiap detik, sekitar 100 miliar neutrino melewati setiap sentimeter persegi tubuh kita. Partikel-partikel kecil ini ada di mana-mana, diproduksi dalam api nuklir bintang, dalam ledakan supernova yang sangat besar, oleh sinar kosmik dan peluruhan radioaktif, dan dalam akselerator partikel dan reaktor nuklir di Bumi.

Faktanya, neutrino, yang pertama kali terdeteksi keluar dari reaktor nuklir pada tahun 1956, berada di urutan kedua setelah foton sebagai partikel subatomik paling melimpah di alam semesta.

Namun terlepas dari keberadaannya di mana-mana, interaksi minimal partikel tak bermassa ini dengan materi lain membuat mereka sangat sulit dideteksi. Terlepas dari ini, banyak eksperimen pendeteksian neutrino yang terkenal seperti detektor Super-Kamiokande Jepang, MiniBooNE Fermilab, dan detektor IceCube Antartika, telah mampu menemukan neutrino yang dihasilkan matahari.

Tapi neutrino yang datang kepada kita dari matahari hanyalah sebagian kecil dari partikel hantu di luar sana. Di ujung lain dari spektrum energi adalah neutrino berenergi tinggi yang dihasilkan dalam ledakan supernova raksasa dan hujan partikel ketika partikel ruang angkasa menghantam atmosfer bumi. Hantu berenergi tinggi ini tetap menjadi misteri bagi para ilmuwan sampai saat ini.

“Neutrino berenergi sangat tinggi di LHC ini penting untuk memahami pengamatan yang sangat menarik dalam astrofisika partikel,” kata Jamie Boyd, seorang fisikawan partikel CERN dan co-juru bicara FASER. Deteksi baru dapat membantu menjelaskan bagaimana bintang terbakar dan meledak, dan bagaimana interaksi neutrino yang sangat energik memicu produksi partikel lain di luar angkasa.

Cara menjebak Neutrino

Untuk menangkap hantu subatomik, fisikawan membuat alat pendeteksi partikel lebih canggih, yaitu pelat logam padat dari timbal dan tungsten mengapit beberapa lapisan zat pendeteksi cahaya yang disebut emulsi. Ketika berkas proton berkekuatan tinggi bertabrakan di dalam LHC, mereka menghasilkan hujan partikel produk sampingan, sebagian kecil darinya neutrino, yang masuk ke lapisan emulsi. Neutrino dari tumbukan ini kemudian menghantam inti atom di pelat logam padat dan meluruh menjadi partikel lain. Lapisan emulsi bekerja dengan cara yang mirip dengan film fotografi kuno, bereaksi dengan produk sampingan neutrino untuk mencetak garis besar partikel yang dilacak saat mereka menembusnya.

Dengan mengembangkan emulsi seperti film ini dan menganalisis jejak partikel, fisikawan mengetahui bahwa beberapa tanda dihasilkan oleh pancaran partikel yang dibuat oleh neutrino yang melewati pelat. Mereka bahkan dapat menentukan mana dari tiga partikel (tau, muon atau elektron) dengan 'rasa' neutrino yang telah mereka deteksi.

Enam neutrino yang ditemukan oleh percobaan ini pertama kali diidentifikasi pada tahun 2021. Para fisikawan membutuhkan waktu dua tahun mengumpulkan cukup data untuk mengonfirmasi bahwa neutrino itu nyata. Sekarang, mereka berharap menemukan lebih banyak lagi, dan berpikir dapat menggunakannya untuk menyelidiki lingkungan di alam semesta, tempat partikel hantu yang sangat energik dibuat. Sumber: Live Science

Ikuti Whatsapp Channel Republika