Neutrino adalah salah satu partikel yang paling sulit dipahami di alam semesta, kedua setelah materi gelap super-misterius. Mereka berpartisipasi dalam interaksi nuklir yang lemah dan bertanggung jawab atas fusi dan peluruhan nuklir. Setiap kali sesuatu nuklir terjadi, ada neutrino. Misalnya, inti Matahari adalah reaksi fusi nuklir raksasa, jadi tentu saja menghasilkan neutrino yang cukup banyak. Para ilmuwan mengatakan bahwa jika Anda bisa mengangkat ibu jari Anda ke Matahari, sekitar 60 miliar neutrino akan melewati kuku ibu jari Anda setiap detik. Tetapi neutrino sangat jarang berinteraksi dengan materi sehingga, meskipun triliunan dan triliunan dari mereka melewati tubuh Anda setiap detik, selama hidup Anda jumlah total neutrino yang benar-benar akan mengenai tubuh Anda tidak lebih dari satu.
Neutrino begitu hantu sehingga selama beberapa dekade fisikawan berasumsi bahwa partikel-partikel ini tidak memiliki massa sama sekali dan melakukan perjalanan melalui alam semesta dengan kecepatan cahaya. Studi terbaru telah membuktikan bahwa neutrino sedikit, tetapi mereka penting. Jumlah massa yang tepat adalah subjek penelitian ilmiah aktif. Ada tiga jenis neutrino: neutrino elektron, neutrino muon, dan neutrino tau. Masing-masing terlibat dalam berbagai jenis reaksi nuklir, dan sayangnya, ketiga jenis neutrino memiliki kemampuan luar biasa untuk mengubah identitas saat mereka bergerak.
Massa neutrino tidak memiliki penjelasan dalam Model Standar fisika partikel, teori interaksi fundamental kami saat ini dan yang terbaik. Jadi fisikawan ingin melakukan dua hal: mengukur massa ketiga jenis neutrino dan memahami dari mana massa ini berasal. Ini berarti bahwa mereka harus melakukan banyak percobaan.
Eksperimen Kamiokande di Jepang, misalnya, memungkinkan untuk mendeteksi neutrino yang dipancarkan oleh supernova 1987A. Untuk ini, mereka membutuhkan tangki dengan lebih dari 50 ton air. Observatorium neutrino IceCube di Antartika memutuskan untuk menaikkan standar. Observatorium ini terdiri dari satu kilometer kubik es padat di Kutub Selatan, dengan lusinan tali penerima seukuran Menara Eiffel yang terendam satu kilometer ke dalam es. Setelah sepuluh tahun beroperasi, IceCube telah mendeteksi beberapa neutrino paling energik dalam sejarah dan mengambil langkah pertama untuk menemukan asalnya.
Juga menarik:
- Partikel pertama di alam semesta telah diciptakan kembali. Peringatan spoiler: mereka terlihat aneh
- Fisikawan Ukraina berpartisipasi dalam penemuan partikel elementer baru - oderon
Mengapa Kamiokande dan IceCube menggunakan begitu banyak air? Para ilmuwan mengatakan bahwa sebagian besar dari hampir semua hal bisa menjadi detektor neutrino, tetapi air murni sangat ideal. Ketika salah satu dari triliunan neutrino yang lewat bertabrakan dengan molekul air acak, ia memancarkan kilatan cahaya singkat. Observatorium berisi ratusan fotoreseptor, dan kemurnian air memungkinkan detektor ini untuk menentukan arah, sudut, dan intensitas lampu kilat dengan sangat tepat (jika air memiliki kotoran, akan sulit untuk merekonstruksi dari mana lampu kilat itu berasal. volume).
Studi ini cocok untuk pencarian neutrino biasa, "sehari-hari". Tetapi neutrino yang paling energik sangat langka—dan mereka adalah yang paling mempesona dan menarik karena hanya dapat disebabkan oleh peristiwa raksasa terbesar di alam semesta.
Sayangnya, semua kekuatan IceCube, setelah satu dekade pengamatan, hanya mampu menangkap segelintir neutrino yang sangat kuat ini. Tim di inisiatif Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) telah mengusulkan untuk mengubah bagian Samudra Pasifik yang terisolasi namun luas menjadi detektor neutrino. Diasumsikan bahwa rangkaian fotodetektor sepanjang satu kilometer akan diturunkan ke dasar lautan, dengan pelampung yang melekat padanya, sehingga detektor berdiri secara vertikal di dalam air, seperti ganggang mekanis raksasa.
Saat ini, desain P-ONE mencakup tujuh cluster 10-string, masing-masing berisi 20 elemen optik. Ini adalah total 1400 fotodetektor yang mengambang di Samudra Pasifik pada jarak beberapa kilometer. Ketika neutrino menabrak air laut dan membuat kilatan kecil, detektor akan dapat melacaknya.
Tetapi Samudra Pasifik jauh dari bersih, dengan garam, plankton, dan semua jenis limbah ikan yang mengambang di sekitarnya. Ini akan mengubah perilaku cahaya di antara filamen, sehingga sulit untuk diukur secara akurat. Oleh karena itu, para ilmuwan mencatat bahwa percobaan akan membutuhkan kalibrasi konstan untuk menyesuaikan semua variabel dan melacak neutrino dengan andal. Namun, tim P-ONE sedang mengerjakan ini dan sudah berencana untuk membuat demo dua aliran yang lebih kecil sebagai bukti konsep.
Baca juga:
- Ahli astrofisika untuk pertama kalinya melacak penggabungan bintang neutron dan lubang hitam
- Partikel hibrida yang baru ditemukan dapat merevolusi elektronik