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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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.

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.

Berdasar ilmu fisika partikel yang dipahami saat ini, jumlah materi dan anti materi seharusnya seimbang dan jika bertemu akan saling memusnahkan. Tapi faktanya jumlah materi lebih banyak dari anti materi. Buktinya adalah milyaran galaksi dan trilyunan bintang di jagad raya yang tersusun dari materi. Hingga kini masih diteliti mengapa jumlah anti materi lebih sedikit dari materi?

Lebih 80 persen massa di jagad raya tidak kasat mata dan disebut materi gelap. Para ilmuwan hingga kini belum mengetahui komposisi materi yang tidak memancarkan cahaya itu. Sejak ditemukan indikasinya 60 tahun lalu, hingga kini tidak ada bukti langsung eksistensi materi gelap ini. Artinya tidak ada yang tahu persis bagaimana komposisi materi gelap tersebut.

Energi gelap menjadi misteri yang lebih besar dibanding materi gelap. Energi gelap diyakini mencakup lebih 70 persen dari seluruh energi di alam semesta dan diduga merupakan implikasi dari ekspansi jagad raya. Dipertanyakan apakah energinya konstan atau berfluktuasi mengikuti ekspansi alam semesta? Tersusun dari apa? Mengapa terindikasi kerapatannya mirip dengan densitas materi?

Apakah manusia satu-satunya makhluk cerdas di jagad raya? Alam semesta kasat mata, diameternya sekitar 92 tahun cahaya dan berisi milyaran galaksi, bintang dan planet, tapi tidak ada pertanda eksistensi makhluk cerdas lain. Atau “alien” itu sejak lama telah berkunjung ke bumi, cuma kita tidak tahu atau mereka tidak mau menjalin kontak?

Misteri lain yang terkait erat dengan manusia adalah, bagaimana kehidupan muncul? Dari mana asal usul kehidupan di bumi? Mengapa di bumi? Banyak teori dilontarkan, mulai dari model adonan purba yang berkembang mejadi molekul kompleks yang punya DNA hingga teori kehidupan berupa mikroba yang terbawa komet atau meteorit. Tapi semua itu tidak menjawab pertanyaan bagaiama kehidupan bisa terjadi?

Semua tahu, gravitasi dari bulan membuat siklus pasang dan surut laut di bumi. Gravitasi bumi membuat manusia tetap berada di permukannya dan gravitasi matahari membuat bumi stabil di orbitnya. Tapi para ilmuwan hingga kini masih belum dapat memastikan, bagaimana cara kerja gravitasi itu. Mengapa gaya yang menjaga stabilitas atom beda dengan gaya tarik bumi? Apakah gravitasi itu partikel?

Kita juga tahu, pergerakan lempeng tektonik memicu gempa, aktivitas gunung api, membentuk benua dan gunung, tapi para ilmuwan belum tahu sepenuhnya mekanisme gerakan lempeng ini. Alfred Wegener saat melontarkan teorinya tahun 1932 ditertawakan banyak ilmuwan, dan baru 1960 teori dapat dibuktikan. Tapi hingga kini masih jadi misteri, apa pemicu gerakan ini dan bagaimana batas lempengan tercipta.

Setelah satu setengah tahun dimatikan untuk kegiatan perawatan, akselerator partikel terbesar di dunia yang berlokasi di Jenewa, Swiss, kembali hidup dengan kapasitas energi lebih besar. Bersamanya Badan Penelitian Nuklir Eropa (CERN) berambisi mengungkap misteri besar antariksa.

Materi gelap sejauh ini cuma ada dalam teori dan hasil observasi. Sifatnya yang tidak bisa dideteksi membuatnya semakin dipenuhi misteri. Materi gelap bisa diamati dari gaya gravitasinya yang mempengaruhi pergerakan bintang di wilayah terluar galaksi. Diperkirakan 84,5% dari materi di alam semesta berupa materi gelap.

Materi gelap pertama kali diobservasi oleh astronom Amerika Serikat, Vera Rubin, 1974 silam. Dalam pantauannya, bintang di sekitar lubang hitam di pusat galaksi bergerak dengan kecepatan yang sama dengan bintang yang mengorbit di bagian terluar. Vera Rubin kemudian menelurkan gagasan baru: sebuah galaksi memiliki lebih banyak materi yang memancarkan daya gravitasi, ketimbang yang bisa dilihat

Jika segalanya berjalan lancar, akhir Mei mendatang pipa vakum sepanjang 27 kilometer yang terbenam sekitar seratus meter di bawah tanah ini akan kembali dilintasi oleh partikel dasar yang bergerak nyaris mendekati kecepatan cahaya.

Fungsi inti dari akselerator raksasa di Jenewa ini adalah membenturkan dua partikel dasar dan merekam jejaknya. Dalam benturan tersebut terbentuk partikel-partikel lain. Semakin keras benturan, semakin eksotis pula partikel sisa yang terbentuk. Dengan kapasitas lama, LHC mampu mendeteksi partikel Higgs. Tapi buat memburu materi gelap, daya benturan harus dua kali lipat lebih besar.

Pencapaian terbesar Large Hadron Collider adalah membuktikan keberadaan partikel Higgs. Partikel yang diprediksi oleh fisikawan Inggris, Peter Higgs, ini menjawab kenapa sebagian besar partikel dasar memiliki massa. Sebab itu pula partikel Higgs disebut sebagai partikel tuhan.

Ilmuwan CERN saat ini sedang fokus membuktikan teori Supersimetri untuk menjawab teka-teki materi gelap. Teori tersebut sederhanyanya menyebut setiap partikel subatom memiliki mitranya sendiri yang lebih berat. Partikel cahaya, Photon, misalnya berpautan dengan Photino, sementara Boson dengan Bosino. Perkaranya adalah tidak seorangpun tahu apakah supersimetri benar-benar ada.