Para ilmuwan mempelajari satu lagi misteri alam semesta kita, yaitu partikel subatom yang dikenal sebagai neutrino alias partikel hantu.
Partikel ini dikenal karena bisa bergerak mendekati kecepatan cahaya dan karena nyaris tidak memiliki massa. Itulah mengapa mempelajari partikel hantu ini begitu menantang.
Apa itu neutrino sebenarnya? Mengapa ia disebut partikel hantu?
10 fakta tentang neutrino yang harus kamu tahu
Meskipun partikel ini telah cukup lama ada di dunia sains, para peneliti masih belum sepenuhnya berhasil mengungkap misteri besar di baliknya.
Disebut-sebut bisa menjadi kunci bagi gerbang pengetahuan alam semesta, berikut ini adalah 10 fakta menarik tentang partikel hantu yang misterius.
Neutrino, si partikel hantu ini, sangat sulit dideteksi
Neutrino adalah sebuah partikel subatom yang sangat mirip dengan elektron tapi tidak memiliki aliran listrik dan massanya sangat kecil. Malah hampir nol.
Dilansir oleh Scientific American, batas atas massa neutrino adalah 0,0086 volt elektron atau setara dengan 0,00000000000000000000000000000000000015 kilogram.
Setidaknya 6 juta kali lebih ringan dari sebuah elektron dan mendapat gelar partikel paling ringan di dunia. Partikel ini nyaris tidak beinteraksi dengan materi apapun sehingga sangat sulit dideteksi.
Partikel hantu jumlahnya sangat berlimpah di alam semesta
Neutrino adalah partikel kedua paling berlimpah jumlahnya di alam semesta setelah foton. Matahari sendiri mengirimkan 56 miliar neutrino per detik per sentimeter kubik ke bumi. Jadi ada sekitar 100 triliun partikel yang menembus tubuh manusia setiap detiknya.
Para fisikawan telah membayangkan partikel netral ini sejak lama
Pada 1930-an, Wolfgang Pauli mengungkapkan sebuah postulasi yang menyatakan bahwa semestinya ada suatu partikel jenis lain yang tak terlihat.
Ia menunjukkan bahwa jika ada sebuah partikel netral yang tidak berinteraksi, maka seseorang dapat memulihkan hukum konservasi energi.
Neutrino pertama kali terdeteksi pada tahun 1955
Nah, postulasi Pauli tersebut diuji coba bertahun-tahun setelahnya di sebuah laboratorium senjata nuklir di Carolina Selatan oleh fisikawan Amerika, Clyde Cowan dan Frederick Reines. Mereka menyimpan dua tangki besar air di luar reaktor nuklir.
Berdasarkan persamaan mereka, seharusnya ada 10 triliun partikel hantu ini yang sudah mereka buat dalam waktu 10 detik. Kenyataannya, mereka berhasil ‘menangkap’ 3 neutrino dalam satu jam.
Detektor raksasa, Super-Kamiokande, dibangun untuk mendeteksi neutrino dalam jumlah yang lebih besar
Para ilmuwan di Jepang membuat sebuah eksperimen di kedalaman 1.006 meter di bawah tanah, di sebuah tambang seng. Detektor ini diberi nama Super-Kamiokande atau Super-K dan mulai beroperasi pada 1996.
Detektor ini terdiri dari 50.000 ton air dalam sebuah tangki berbentuk kubah yang seluruh dindingnya dilapisi oleh 13.000 sensor cahaya. Sensor tersebut dapat mendeteksi kilatan cahaya biru yang datang sesekali dan sulit tertangkap mata.
Kilatan biru itu terjadi ketika sebuah neutrino bertabrakan dengan sebuah atom di dalam air dan menciptakan elektron. Dengan melacak jejak yang dilalui elektron dalam air, para fisikawan dapat menyimpulkan sumber neutrino yang bertabrakan di luar angkasa.
Kebanyakan partikel yang ditemukan dengan detektor tersebut berasal dari matahari. Pengukurannya sangat sensitif hingga Super-K dapat melacak jejak matahari pada sebuah partikel yang telah mengarungi langit hingga menembus hampir 1.600 meter ke bawah tanah.
Neutrino bisa berubah ‘rasa’
Ada 3 jenis neutrino, atau 3 ‘rasa’ dalam istilah teknisnya, yaitu neutrino elektron, neutrino muon, dan tau neutrino. Saat mereka bergerak mereka dapat berubah-ubah di antara ketiganya seperti bunglon berubah warna. Hal ini dikenal sebagai osilasi rasa neutrino.
Konsep osilasi neutrino ini memiliki maksud yang penting. Partikel ini mengubah rasa mereka dengan frekuensi tertentu, yang artinya mereka memiliki ‘jam intrinsik’ yang mereka pakai untuk mengubah rasanya. Jadi partikel ini tidak berhenti berubah.
Kemudian menurut aturan relativitas khusus, mereka pasti memiliki massa yang terbatas. Akan tetapi konsep osilasi neutrino ini, sebetulnya tidak ada dalam model standar fisika partikel dan hanya berlaku pada partikel ini saja.
Sehingga adanya partikel ini dapat membuat model standar fisika jadi perlu dikoreksi.
Gerakan partikel ini sangat cepat namun tidak berinteraksi dengan apapun
Baik foton maupun neutrino diciptakan di dalam inti bintang. Tapi jika foton membutuhkan waktu puluhan ribu tahun untuk mencapai satu sisi matahari, partikel ini hanya perlu waktu 3,2 detik saja. Ini karena partikel tersebut mengalami interaksi yang lemah dengan materi.
Triliunan partikel ini menembus bumi setiap detiknya tanpa berinteraksi dengan apapun. Inilah salah satu dari fakta neutrino yang paling menarik.
Berperan penting dalam peristiwa astrofisika seperti supernova
Partikel-partikel ini menghilangkan sekitar 99% dari total energi supernova. Misalnya, jika salah satu bintang terbesar di alam semesta, Betelgeuse mengalami supernova hari ini, Super-Kamiokande akan dapat mendeteksi sekitar 13 juta neutrino.
Jadi peristiwa-peristiwa astrofisika seperti supernova sangat penting untuk mempelajari apa saja yang membentuk partikel hantu ini.
Partikel ini juga akan bertindak sebagai sinyal peringatan sebelum Betelgeuse mengalami supernova. Bumi akan dibanjiri dengan ledakan neutrino dari Betelgeuse beberapa jam sebelum kejadian.
Ini akan memberi kita waktu untuk siap-siap mengarahkan teleskop ke Betelgeuse yang akan meledak.
Partikel hantu ini bisa menjadi cara untuk mendeteksi dark matter dan misteri lainnya
Keberadaan materi gelap atau dark matter masih belum bisa diteliti secara langsung, tapi partikel ini mungkin menjadi petunjuknya. Para ilmuwan memiliki teori bahwa jenis neutrino tertentu boleh jadi berasal dari dark matter yang membusuk.
Selain itu massa partikel ini juga penting untuk studi-studi kosmologi di masa mendatang termasuk dalam proyek riset seperti Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
Jika telah selesai, dari riset tersebut akan dibuat peta 3D yang merupakan bentangan dari alam semesta terdekat hingga yang berjarak 11 miliar tahun cahaya.
Bisa membantu komunikasi dengan kehidupan ekstraterestrial
Kegunaan yang satu ini mungkin agak jauh dari kenyataan, tapi sejak pesan dalam partikel ini dapat dikodekan, secara teoritis neutrino yang telah dikodekan dapat ditembakkan ke luar angkasa.
Saat ini para ilmuwan tidak memiliki kemampuan untuk menembakkan partikel ini sedemikian jauh. Selain itu alien pun harus dapat memecahkan pesan yang kita kirim.
Kesimpulan
Terlepas dari asal usul dan potensinya yang masih bisa dikatakan misterius, ada ilmuwanb yang mengatakan bahwa bukan itu intinya.
Penelitian kita dan keberadaan partikel ini bukanlah semata-mata tentang apa potensinya yang paling bisa kita manfaatkan, melainkan tentang nilai intrinsik penemuan dan penelitian terhadap neutrino itu sendiri.
Ditemukannya partikel hantu ini berarti umat manusia menemukan satu lagi petunjuk teka-teki alam semesta. Pecahan ini mungkin dapat mengarahkan kita untuk akhirnya menyingkap misteri yang selama ini terus menerus kita cari tahu.
Apapun fungsi dan potensi partikel ini, keberadaannya telah memperkaya ilmu pengetahuan manusia. Yuk, singkap lebih banyak lagi misteri alam semesta serta topik menarik lainnya hanya di Bicara Indonesia!
Sumber :
- Looking for Neutrinos, Nature’s Ghost Particles – Smithsonian Magazine
- Ghost Particles Could Explain Just About Everything in the Universe – Popular Mechanics
- What created this ‘ghost particle’ from space found on Earth? – CNN
- Ghost particles: how galaxies helped us weigh the lightest neutrino – and why it matters – The Conversation
- 8 Interesting Facts About Neutrinos – Secrets of Universe
- An Invisible Particle Could Be The Building Block For Some Incredible New Technology – Business Insider
- What is a neutrino? – Scientific American
