China Bangun Detektor Neutrino Raksasa, Lacak Partikel Hantu

Jakarta -

Di bawah bukit granit di China selatan, sebuah detektor besar hampir selesai dibangun. Fasilitas ini akan 'mengendus' partikel hantu misterius yang bersembunyi di sekitar kita.

Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) atau Observatorium Neutrino Bawah Tanah Jiangmen akan segera memulai tugas sulit menemukan neutrino partikel kosmik kecil dengan massa yang sangat kecil.

Detektor ini merupakan salah satu dari tiga detektor yang sedang dibangun di seluruh dunia untuk mempelajari partikel-partikel hantu yang sulit dipahami dengan sangat rinci. Dua detektor lainnya, yang berlokasi di Amerika Serikat dan Jepang, masih dalam tahap pembangunan.

"Memata-matai neutrino bukanlah hal yang mudah dalam upaya untuk memahami bagaimana alam semesta terbentuk. Upaya China, yang akan mulai beroperasi tahun depan, akan mendorong teknologi tersebut ke batas baru," kata Andre de Gouvea, seorang fisikawan teoretis di Northwestern University yang tidak terlibat dalam proyek tersebut.

"Jika mereka bisa melakukannya, itu akan menjadi hal yang luar biasa," ujarnya seperti dikutip dari Reuters.

Apa Itu Neutrino?

Neutrino berasal dari Big Bang, dan triliunan neutrino melesat melalui tubuh kita setiap detik. Neutrino menyembur dari bintang-bintang seperti Matahari dan mengalir keluar saat potongan-potongan atom bertabrakan dalam akselerator partikel.

Para ilmuwan telah mengetahui keberadaan neutrino selama hampir satu abad, tetapi mereka masih dalam tahap awal untuk mengetahui apa sebenarnya partikel itu.

"Itu adalah partikel yang paling tidak dipahami di dunia kita. Itulah sebabnya kita perlu mempelajarinya," kata Cao Jun, yang membantu mengelola detektor JUNO.

Tidak ada cara untuk menemukan neutrino kecil yang bergerak cepat dengan sendirinya. Sebaliknya, para ilmuwan mengukur apa yang terjadi saat neutrino tersebut bertabrakan dengan bagian materi lainnya, menghasilkan kilatan cahaya atau partikel bermuatan.

Neutrino sangat jarang bertabrakan dengan partikel lain, jadi untuk meningkatkan peluang terjadinya tabrakan, fisikawan harus berpikir besar.

"Solusi untuk mengukur neutrino ini adalah dengan membangun detektor yang sangat, sangat besar," kata de Gouvea.

Detektor Raksasa Pengukur Partikel Kecil

Detektor seharga USD 300 juta di Kaiping, China, ini dibangun selama sembilan tahun. Lokasinya yang berada 700 meter di bawah tanah melindunginya dari sinar kosmik dan radiasi yang dapat mengganggu kemampuannya dalam mengendus neutrino.

Pada Rabu (18/12/2024), para pekerja memulai langkah terakhir dalam konstruksi. Akhirnya, mereka akan mengisi detektor berbentuk bola itu dengan cairan yang dirancang untuk memancarkan cahaya saat neutrino melewatinya dan menenggelamkan semuanya dalam air murni.

Alat ini akan mempelajari antineutrino, kebalikan dari neutrino yang memungkinkan para ilmuwan memahami perilakunya, yang dihasilkan dari tabrakan di dalam dua pembangkit listrik tenaga nuklir yang terletak lebih dari 50 km jauhnya. Saat antineutrino bersentuhan dengan partikel di dalam detektor, mereka akan menghasilkan kilatan cahaya.

Detektor ini dirancang khusus untuk menjawab pertanyaan kunci tentang misteri yang sudah lama ada. Neutrino berubah menjadi tiga jenis saat bergerak cepat di luar angkasa, dan para ilmuwan ingin mengurutkannya dari yang paling ringan hingga yang paling berat.

"Merasakan pergeseran halus pada partikel yang sudah sulit dipahami ini akan menjadi tantangan," kata Kate Scholberg, fisikawan di Duke University yang tidak terlibat dengan proyek tersebut.

"Sebenarnya itu adalah hal yang sangat berani untuk mengejarnya," imbuhnya.

Detektor buatan China tersebut akan mulai beroperasi pada paruh kedua tahun depan. Setelah itu, diperlukan waktu untuk mengumpulkan dan menganalisis data. Jadi para ilmuwan masih harus menunggu untuk mengungkap sepenuhnya kehidupan rahasia neutrino.

Dua detektor neutrino serupa, Hyper-Kamiokande milik Jepang dan Deep Underground Neutrino Experiment yang berpusat di Amerika Serikat, sedang dalam tahap pembangunan.

Detektor-detektor tersebut akan mulai beroperasi sekitar tahun 2027 dan 2031 dan akan memeriksa ulang hasil detektor China menggunakan pendekatan yang berbeda.

"Pada akhirnya, manusia memiliki pemahaman yang lebih baik tentang hakikat fisika," kata Wang Yifang, kepala ilmuwan dan manajer proyek tersebut.

Memahami bagaimana alam semesta terbentuk

Meskipun neutrino jarang berinteraksi dengan partikel lain, neutrino sudah ada sejak awal waktu. Mempelajari peninggalan Big Bang ini dapat memberi petunjuk kepada para ilmuwan tentang bagaimana alam semesta berevolusi dan meluas miliaran tahun yang lalu.

"Mereka bagian dari gambaran yang lebih besar," kata Scholberg.

Satu pertanyaan yang para peneliti harapkan dapat dijawab oleh neutrino adalah mengapa alam semesta sebagian besar terdiri dari materi, sedangkan bagian lawannya, disebut antimateri, sebagian besar telah padam.

Para ilmuwan tidak tahu bagaimana hal-hal menjadi tidak seimbang, tetapi mereka mengira neutrino bisa saja membantu menulis aturan-aturan awal materi.

Buktinya, kata para ilmuwan, mungkin terletak pada partikel-partikel itu. Mereka harus menangkapnya untuk mengetahuinya.

(rns/rns)