Peneliti ibarat sakit kepala untuk membuktikan eksistensi Neutrino. Partikel elementer ini praktis tidak kasat mata dan juga sulit dilacak jejaknya. Itu sebabnya dijuluki partikel hantu.
Iklan
Partikel ini datang dari luar angkasa menghujani Bumi. Triliunan neutrino menembus tubuh manusia setiap detiknya. Tapi partikel elementer ini tidak berbahaya karena nyaris tidak bisa berinteraksi dengan materi apapun. Juga partikel tidak kasat mata dan diduga tidak punya massa, karena itu para pakat fisika partikel memberi nama neutrino atau juga dikenal sebagai partikel hantu atau poltergeist.
Takaaki Kajita dari Universitas Tokyo, Jepang dan Arthur McDonald dari Queens University, Kanada berhasil melacak misteri partikel hantu itu dan membuktikan bahwa neutrino eksis serta memiliki bobot. Hasil penelitian kedua ilmuwan dianugerahi hadiah Nobel Fisikia 2015.
Melacak Misteri Partikel Hantu
Partikel elementer Neutrino dipancarkan dari Matahari ke Bumi. Eksistensinya sulit dibuktikan karena tak kasat mata dan massanya amat kecil. Dengan meneliti di bawah tanah keberadaan partikel hantu ini berhasil dilacak.
Foto: imago/Science Photo Library
Amat Cepat dan Sulit Ditangkap
Neutrino adalah partikel tak bermuatan. Tidak bisa dilacak dengan medan magnet dan bereaksi sangat lemah pada gravitasi. Sifat ini memungkinkannya bergerak menembus antariksa, atmosfir dan bumi tanpa banyak kesulitan. Nyaris tak ada materi yang bisa menahan gerak maju Neutrino.
Foto: imago/Science Photo Library
Detektor Raksasa di Perut Bumi
Neutrino ternyata terpengaruh oleh perjalanan melintasi ruang angkasa. Takaaki Kajita and Arthur McDonald membuktikan, bahwa partikel ini mengubah karakternya dan melakukan osilasi. Kajita melakukan riset di detektor Super-Kamiokande di Jepang: berupa sebuah tangki berisi 50.0000 ton air yang dipasangi detektor di kedalaman 3000 kaki di perut bumi.
Foto: Kamioka Observatory, ICRR
Kondisi Riset Ideal di Kutub Selatan
Teleskop neutrino terbesar sedunia- Ice-Cube, dibangun di Antartika tahun 2010 di kawasan Research Station Amundsen-Scott milik AS. Detektornya mampu melacak neutrino yang datang dari ruang angkasa. Yang menarik, Detektor ditanam jauh di kedalaman lapisan es abadi, untuk mencegah interferensi dari partikel lainnya.
Foto: picture alliance/Photoshot
Sensor Optik Terhubung Kabel
Berbeda dengan eksperimen Super-Kamiokande, Detektor pada Ice-Cube tidak berada pada lokasi berdekatan. Setiap sensor Yang dilindungi kapsul gelas dihubungkan lewat kabel yang panjangnya lebih dari 3 Kilometer. Lubang pada esdicairkan dengan air panas. Data dari sensor ditransfer ke stasiun pusat pengendali.
Foto: IceCube/NSF
Akselerator di Eropa
Organisai riset nuklir Eropa (CERN) juga melakukan pelacakan eksistensi Neutrino. Caranya dengan menembakkan partikel dari akselerator di Jenewa, Swiss ke pusat riset di kawasan Apenin di Italia. Di pusat riset Gran-Sasso di pegunungan Italia detektor merekam impak tabrakan partikel itu.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Nyaris Secepat Cahaya
Neutrino melintasi ruang angkasa dengan mendekati kecepatan cahaya. Tapi di pusat riset CERN di Gran Sasso (CNGS) terukur kecepatan neutrinos melebihi kecepatan cahaya. Data ini memicu pertanyaan terhadap teori relativitas umum dari Einstein. Belakangan terbukti bahwa alat ukur di pusat riset melakukan kesalahan.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Dinding Detektor
Detektors di Gran-Sasso dirangkai menjadi semacam dinding, agar pancaran neutrino yang ditembakkan dari Jenewa bisa terfokus dengan baik. Para ilmuwan menembakkan Proton pada target berupa unsur Grafit. Tabraka´n menciptakan berbagai partikel elementer, sebagaian terurai dengan cepat. Hanya Neutrino yang sampai ke pusat riset di Italia.
Foto: Getty Images/AFP/A. Pizzoli
Neutrino: Tema Riset Internasional
Selain ilmuwan di Eropa, Amerika Serikat dan Jepang yang sejak lama meneliti Neutrino, juga negara-negara lain seperti Cina, Kanada, Korea Selatan dan India melalukan eksperiment neutrino. India membangun "Neutrino Observatory" di kawasan pegunungan ini, dengan inti proyek berupa pemasangan magnet raksasa seberat 50,000 ton. Pakar fisika partikel ingin mencapai limit untuk meraih hasil terbaik.
Foto: INO
Riset Neutrino dengan Teori Bilyar
Periset India ingin melacak bagaimana reaksi partikel lain jika bertabrakan dengan Neutrino. Mereka membuat analogi dengan permainan bilyar. Jika tertabrak Neutrino, partikel lain akan terpencar ke segala arah. Ini akan memberi informasi mengenai sifat partikel misterius itu.
Foto: INO
9 foto1 | 9
Meneliti di bawah tanah
Yang amat menarik, untuk meneliti keberadaan "partikel hantu" yang tidak kasat mata dan nyaris tidak bisa dilacak ini, para pakar fisika partikel harus melakukan risetnya di bawah tanah jauh di kedalaman bumi. Logika para ilmuwan, partikel ini hanya bisa dideteksi jauh di bawah tanah, karena di sini radaiasi terus menghujani bumi dari luar angkasa tidak akan menganggu pengukuran partikel.
Ilmuwan Jepang Takaaki Kajita yang mula-mula memiliki dugaan empiris, bahwa neutrino kemungkinan mengubah identitasnya selama perjalanan dari matahari menuju bumi. Matahari hanya memproduksi satu jenis neutrono, tapi jika ini mengalami transformasi menjadi jenis lain, yang tidak terdeteksi oleh sensor, hal ini bisa menjelaskan misteri yang belum terpecahkan selama ini.
Apa Itu Gelombang Gravitasi?
Penemuan gelombang gravitasi membuka bab baru pengamatan alam semesta. Tapi bagaimana gelombang ajaib tersebut terbentuk dan kenapa penemuan ini menandai lompatan besar dalam dunia sains? Simak jawabannya berikut ini:
Foto: picture-alliance/dpa
Kerutan Ruang Waktu
Gelombang gravitasi diprediksi Albert Einstein seabad silam. Intinya, setiap gerakan obyek bermassa akan menimbulkan kerutan pada ruang waktu atau juga disebut gelombang gravitasi. Fenomena ini diamati oleh ilmuwan untuk pertamakali ketika dua lubang hitam bermassa 50 matahari saling berbenturan di jarak 1,3 milyar tahun cahaya dari Bumi.
Foto: S. Ossokine/A. Buonanno/Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik/W. Benger/Airborne Hydro Mapping GmbH/dpa"
Mata Kedua
Ada dua cara buat mengamati alam semesta. Pertama, melalui gelombang elektromagnetik yang mencakup sinar gamma, sinar x, cahaya atau gelombang radio. Kedua, melalui gelombang gravitasi. Karena lubang hitam tidak memancarkan radiasi elektromagnetik, raksasa langit itu cuma bisa diamati lewat gelombang gravitasi. Menemukan gelombang ajaib itu berarti membuka jendela baru pengamatan luar angkasa
Foto: picture-alliance/dpa/M. Hanschke
Jala Angkasa
Einstein mengatakan, ruang dan waktu bukan dimensi terpisah, melainkan sebuah kesatuan. Ia membayangkannya seperti sebuah jala multidimensi yang bersifat plastis, dapat melengkung atau mengerut bergantung pada massa benda yang ada di dalamnya. Semakin berat benda itu, semakin tajam pula lengkungannya. Ketika sebuah benda berakselerasi, ia akan menimbulkan gelombang seperti riak di permukaan air
Foto: picture-alliance/Wissen Media Verlag
Rahasia Gravitasi
Gravitasi tidak cuma memiliki gaya tarik, tetapi juga menyebabkan gangguan pada ruang waktu atau mengubah arah rambatan cahaya. Pada gambar ini misalnya gaya gravitasi yang dipancarkan sebuah lubang hitam mampu membelokkan cahaya yang dipancarkan galaksi di belakangnya. Lubang hitam juga menghentikan waktu dan dalam dimensi raksasa mampu memicu kerutan pada jala ruang waktu yang dapat dideteksi
Foto: cc-by-sa 2.0/Ute Kraus
Cahaya Murni
Untuk membuktikannya, ilmuwan mengembangkan interferometer yang bisa mendeteksi perubahan terkecil sekalipun. Alat tersebut berupa sinar laser yang dibagi dua sepanjang empat kilometer. Teorinya karena gelombang gravitasi menyebabkan kerutan pada ruang waktu, panjang sinar laser semestinya juga akan berubah, kendati perubahannya cuma berukuran seperseribu diameter sebuah inti atom.
Foto: Courtesy Caltech/MIT/LIGO Laboratory
Lubang Hitam
Berbekal penemuan tersebut, ilmuwan kini dapat mengamati fenomena lubang hitam di alam semesta dengan lebih akurat. Astronom malah membandingkan penemuan gelombang gravitasi dengan saat ketika Galileo pertama kali menggunakan teleskopnya. Energi yang dipancarkan benturan dua lubang hitam lewat radiasi gravitasi misalnya, tercatat lebih besar ketimbang semua energi yang diproduksi di jagad raya.
Foto: 2014 Warner Bros. Entertainment, Inc. and Paramount Pictures Corporation
Semesta yang Hilang
Pengetahuan mengenai gravitasi dapat membantu ilmuwan mengungkap misteri terbesar alam semesta, yakni partikel gelap. Partikel kasat mata ini bisa diamati dari gaya gravitasinya yang mempengaruhi pergerakan bintang di wilayah terluar galaksi. Diperkirakan 84,5% dari materi di alam semesta berupa materi gelap.
Foto: picture-alliance/dpa
7 foto1 | 7
Kajita kemudian mengembangkan detektor Super Kamiokande, yang mampu melacak dua jensi neutrino yang berbeda. Hasilnya, Kajita bisa membuktikan teorinya, bahwa neutrino mengelami transformasi. Proses ini disebut osilasi.
Arthur McDonald melakukan eksperimen lanjutan dengan detektor lainnya yang mampu melacak keberadaan tiga jenis neutrino itu. Kini misteri terkuak, dan partikel itu bukan lagi "partikel hantu". Dengan membuktikan bahwa neutrino bisa melakukan transformasi, terbukti bahwa partikel elementer itu harus memiliki massa.
Hasil penelitian membuka pengetahuan baru tentang proses di inti matahari. Pengetahuan bisa digunakan untuk membuat reaktur fusi nuklir untuk menghasilkan energi.
as/rzn (rtr,afp,ap,dpa)
10 Fakta Ajaib Tentang Matahari
Ia membunuh dan menghidupkan, berbahaya sekaligus berguna: Matahari tidak terpisahkan dari kehidupan manusia. Berikut 10 fakta menarik ihwal bola api raksasa ini.
Foto: Paul Morley/Fotolia
Fenomena Sesaat
Tidak selamanya gerhana matahari dapat dilihat dari Bumi. Pada masa awal setelah pembentukan sistem tata surya, jarak Bulan dan Bumi masih terlalu pendek sehingga Bulan sepenuhnya menutupi Matahari ketika gerhana. Tapi karena Bulan bergerak menjauh 2 cm dari Bumi setiap tahun, dalam 600 juta tahun, gerhana tidak akan lagi tampil sempurna karena posisi Bulan yang terlalu jauh dari Bumi.
Foto: Paul Morley/Fotolia
Separuh Atau Seluruhnya
Bergantung pada geometri Matahari, Bumi dan Bulan, gerhana dapat terjadi 2 hingga lima kali dalam setahun. Orang yang berada di kutub utara atau selatan cuma bisa melihat gerhana matahari sebagian.
Foto: picture-alliance/ZB/J. Büttner
Berbahaya buat Mata
Gerhana matahari berlangsung antara 5 hingga 12 menit. Selama itu pula mereka yang ingin menyaksikan fenomena alam tersebut harus mengenakan kacamata khusus. Pancaran sinar yang muncul tiba-tiba selama gerhana dapat merusak mata manusia. Sebab itu ilmuwan melarang orang menatap langsung matahari selama gerhana.
Foto: Reuters
Raksasa Kecil di Jagad Raya
Matahari mengandung 99.86% massa yang ada di sistem tata surya kita. Artinya semua planet dan benda langit di sekeliling matahari cuma dibentuk dari 0,14 persen massa. Matahari bergerak dengan kecepatan 220 kilometer per detik ketika mengorbit inti galaksi. Sebab itu butuh waktu 225 hingga 250 juta tahun bagi matahari untuk mengelilingi galaksi Bima Sakti.
Foto: picture-alliance/dpa
Monster Gravitasi
Sangking besarnya, Matahari mampu memuat satu juta benda langit seukuran Bumi di dalamnya. Manusia yang memiliki berat badan 70 Kilogramm di Bumi akan berbobot 1960 kilogramm di permukaan matahari, lantaran gaya gravitasinya yang 28 kali lebih besar. Satu hari di permukaan matahari sama dengan 25,38 hari di permukaan Bumi
Foto: G. Rueter
Menelan Bumi
Matahari adalah bola gas terpanas di tata surya dengan suhu 15 juta derajat Celcius di bagian intinya. 72% gas yang membentuk matahari adalah Hidrogen, sementara 26% adalah Helium. Setiap detik matahari membakar empat juta ton Hidrogen. Ketika cadangan Hidrogen habis, matahari mulai mengolah Helium. Pada saat itu ia akan membesar menjadi raksasa merah dan menelan planet Mercuri, Venus lalu Bumi
Foto: picture-alliance/dpa
Perputaran Kutub
Ilmuwan mengungkap, setiap 11 tahun matahari memutar kutub magnetiknya, sehingga kutub utara menjadi selatan dan sebaliknya. Terakhir perputaran medan magnet matahari terjadi pada akhir 2013 silam. Lantaran massanya yang besar, medan magnet matahari mencapai hingga miliaran kilometer melampaui Pluto.
Foto: picture-alliance/dpa
Jalan Panjang Cahaya
Sinar matahari yang kita rasakan sebenarnya adalah partikel cahaya yang terbentuk melalui reaksi fusi di inti matahari. Namun butuh waktu lama untuk setiap partikel buat mencapai permukaan matahari. NASA menulis, setiap Foton yang dipancarkan matahari berusia antara 100.000 hingga 50 juta tahun. Tapi setelah sampai ke permukaan, cahaya cuma butuh waktu 8 menit dan 20 detik buat sampai ke Bumi
Foto: picture-alliance/dpa
Benturan Berbuah Cahaya
Termasuk jenis cahaya matahari yang paling unik adalah Aurora. Fenomena ini terbentuk akibat partikel bermuatan yang dibawa angin surya, menghantam medan magnetik Bumi. Benturan antara partikel plasma dengan Nitrogen dan Oksigen di atmosfer Bumi inilah yang kemudian melepaskan energi berupa cahaya kehijauan. Aurora juga muncul di planet lain semisal Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptun dan Mars.
Foto: dapd
Mati dan Terlahir Kembali
Matahari terbentuk dari sisa ledakan sebuah bintang raksasa miliaran tahun lalu. Di ujung hidupnya, bintang tersebut mulai memproduksi elemen berat seperti oksigen dan logam yang juga membentuk Bumi. Setelah ledakan, gas yang tersebar berotasi akibat gaya gravitasi dan membentuk bintang baru yang kita sebut matahari. Gambar ini menampilkan tata surya TW Hydrae ketika baru berusia 10 juta tahun.