Selama 70 tahun, fisikawan telah mengetahui keberadaannya, namun neutrino tetap menjadi salah satu misteri terbesar dalam sains. Partikel-partikel hantu ini, yang ada sejak awal terbentuknya alam semesta, jumlahnya melebihi semua partikel masif lainnya sebesar satu miliar banding satu, namun sifat fundamentalnya masih belum dapat dipahami sepenuhnya.
Perburuan Panjang Hantu
Keberadaan neutrino pertama kali diusulkan pada tahun 1930 oleh Wolfgang Pauli untuk mengatasi ketidakkonsistenan dalam konservasi energi selama peluruhan radioaktif. Peluruhan beta, di mana inti atom bertransformasi, tampaknya melanggar fisika dasar sampai Pauli menyatakan bahwa ada partikel tak terlihat yang membawa energi yang hilang. Dia terkenal dengan sindiran bahwa dia telah “mendalilkan sebuah partikel yang tidak dapat dideteksi.”
Butuh 25 tahun lagi untuk membuktikan bahwa dia salah. Pada tahun 1956, Clyde Cowan dan Frederick Reines mengkonfirmasi keberadaan partikel tersebut di Pabrik Sungai Savannah di Carolina Selatan. Eksperimen mereka, yang dirancang dengan cerdik untuk mendeteksi interaksi yang sangat lemah antara neutrino dan materi, melibatkan pengamatan tanda “lub-dub” dari interaksi antineutrino: positron dan neutron yang dipancarkan secara berurutan. Reines kemudian menerima Hadiah Nobel atas karyanya pada tahun 1995.
Mengapa Neutrino Penting: Banyak Pertanyaan
Saat ini, para ilmuwan masih bergulat dengan pertanyaan mendasar tentang neutrino. Hal yang paling mendesak: berapa massanya? Kita tahu bahwa massanya kecil namun bukan nol, sehingga pengukuran langsung menjadi sangat sulit. Kurangnya pengetahuan ini menantang Model Standar fisika partikel, yang mengasumsikan neutrino tidak bermassa.
Selain massa, masih ada misteri lain:
– Apakah neutrino merupakan antipartikelnya sendiri?
– Apakah ada tipe neutrino tersembunyi di luar tiga rasa yang diketahui (elektron, muon, dan tau)?
– Bisakah neutrino menjelaskan ketidakseimbangan antara materi dan antimateri di alam semesta?
Pertanyaan-pertanyaan ini bukan sekadar keingintahuan teoritis. Massa neutrino mempengaruhi pembentukan galaksi dan struktur kosmos. Terdapat ketegangan antara eksperimen di darat dan pengamatan kosmologis, yang menunjukkan bahwa mungkin masih banyak hal yang bisa ditemukan.
Pendekatan Baru untuk Mengungkap Rahasia
Eksperimen modern mendorong batas-batas pendeteksian. Para ilmuwan menggunakan es Antartika, Laut Mediterania, dan laboratorium bawah tanah untuk menangkap partikel yang sulit ditangkap ini. Teknik baru meliputi:
– Pengukuran recoil nuklir: Mendeteksi “tendangan” halus ketika neutrino berinteraksi dengan seluruh inti, bukan hanya proton atau neutron individual.
– Sensor tepi transisi: Termometer ultra-sensitif untuk mengukur panas yang dihasilkan oleh inti yang berputar kembali.
– Nanosfer melayang: Partikel radioaktif yang tersuspensi oleh laser, memungkinkan pelacakan gerakan mundur secara akurat.
Salah satu eksperimen, HOLMES di Italia, menggunakan radioaktif holmium-163 untuk mengukur massa neutrino dengan mengamati mundurnya inti selama peluruhan. Tim lain, dipimpin oleh David Moore di Yale, menggunakan nanosfer melayang untuk mencari neutrino yang lebih berat dan tidak terdeteksi.
Tantangan yang Bertahan Lama
Meskipun telah dilakukan penelitian selama puluhan tahun, partikel paling berlimpah di alam semesta masih sulit dijabarkan. Seperti yang dikatakan Diana Parno dari Universitas Carnegie Mellon, “Ini tidak seperti neutrino yang duduk diam dan berpikir, ‘Oke, apa yang bisa saya lakukan di samping para fisikawan ini?’”
Namun pencarian jawaban tanpa henti terus berlanjut. Neutrino bukan hanya masalah fisika; mereka mewakili kesenjangan mendasar dalam pemahaman kita tentang kosmos. Memecahkan misterinya menjanjikan untuk membentuk kembali pandangan kita tentang alam semesta itu sendiri.
