SST! Menyingkap Semesta dengan Teleskop Neutrino – Paul M. Sutter adalah astrofisikawan di SUNY Stony Brook dan Flatiron Institute, pembawa acara ” Ask a Spaceman “dan ” Space Radio, ” dan penulis ” How to Die in Space .” Sutter menulis artikel ini ke Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
Neutrino adalah salah satu partikel yang paling sulit dipahami di ranah kosmos, pmenpati posisi kedua setelah Dark Matter atau materi gelap yang kita kualifikasikan sebagai hal ultra misterius . Mereka ada dalam jumlah yang cukup besar — mereka aktif dalam gaya nuklir lemah dan juga bertanggung jawab atas fusi dan peluruhan nuklir. Jadi setiap kali sesuatu nuklir terjadi, neutrino pasti terlibat.
Sebagai contoh, inti matahari adalah reaksi fusi nuklir raksasa, terjadi secara alami, ia menghasilkan neutrino. Jika kita mengacungkan ibu jari ke matahari , sekitar 60 miliar neutrino akan melewati ibu jari kita setiap detik, ini menurut penelitian sebelumnya .
Tetapi neutrino sangat jarang berinteraksi dengan materi sehingga meskipun triliunan dan triliunan melewati tubuh kita setiap detik, sepanjang hidup kita, jumlah total neutrino yang benar-benar akan mengenai tubuh adalah sekitar … satu.
Neutrino begitu misterius dan cepat melarut sehingga, selama beberapa dekade, fisikawan berasumsi bahwa partikel-partikel ini sama sekali tidak bermassa, melintas melalui alam semesta dengan kecepatan cahaya. Namun, setelah bukti demi bukti mulai menumpuk, para ilmuwan mengerti dan menemukan bahwa neutrino memang memiliki massa yang kecil.
Persisnya berapa banyak massa adalah masalah penelitian ilmiah yang aktif. Ada tiga jenis neutrino: neutrino elektron, muon, dan tau. Masing-masing “rasa” ini punya peran dalam berbagai jenis reaksi nuklir, dan yang bikin ilmuwan frustasi, ketiga jenis neutrino ini memiliki kemampuan aneh; berubah dari satu identitas ke identitas lainnya saat mereka melakukan perjalanan. Jadi, jika kita berhasil melihat neutrino dan menentukan jenisnya, kita hanya tahu sebagian kecil dari apa yang ingin kita ketahui.
Berbisik Dalam Air
Massa neutrino tidak memiliki penjelasan dalam Model Standar fisika partikel, teori interaksi fundamental kita saat ini. Jadi fisikawan akan sangat senang melakukan dua hal: mengukur massa dari tiga rasa neutrino dan memahami dari mana massa itu berasal. Ini berarti fisikawan harus melakukan banyak eksperimen.
Kebanyakan detektor neutrino cukup mudah: kita mengatur perangkat untuk menghasilkan sejumlah pengacau di laboratorium, atau membangun susunan raksasa untuk menangkap beberapa yang berasal dari Bumi.
Eksperimen ini sudah membuat banyak kemajuan dan menjadi lebih berarti di setiap generasi. Eksperimen Kamiokande di Jepang, misalnya, terkenal mendeteksi neutrino yang berasal dari supernova 1987A. Tapi ia mesti menggunakan tong lebih dari 50.000 ton air untuk melakukannya.
Dalam beberapa tahun terakhir, IceCube Neutrino Observatory di Antartika juga telah melakukannya. Observatorium itu terdiri dari satu kilometer kubik padat (0,24 mil kubik) es di Kutub Selatan, dengan lusinan untaian penerima seukuran Menara Eiffel tenggelam satu kilometer (0,6 mil) dari permukaan. Setelah satu dekade bekerja, IceCube telah menemukan beberapa neutrino paling energik yang pernah ada dan membuat langkah tentatif untuk menemukan asal-usulnya. (Petunjuk: Ini melibatkan proses berenergi sangat tinggi di alam semesta, seperti blazar.)
Mengapa Kamiokande dan IceCube menggunakan begitu banyak air? Sebagian besar dari apa saja dapat berfungsi sebagai detektor neutrino, sepertinya air murni sangat ideal untuk mendeteksi. Ketika salah satu dari triliunan neutrino yang lewat menabrak molekul air secara acak, ia mengeluarkan kilatan cahaya singkat. Observatorium berisi ratusan fotoreseptor, dan kemurnian air memungkinkan detektor tersebut untuk menentukan arah, sudut, dan intensitas kilatan dengan sangat akurat. (Jika air memiliki kotoran, maka akan sulit untuk merekonstruksi dari mana flash berasal dari dalam volume.)
Dari sana, mereka dapat merekonstruksi arah asli neutrino yang masuk dan mengendalikan energinya.
