Neutrino adalah beberapa makhluk yang paling berlimpah, penasaran, dan sulit dipahami dalam fisika partikel. Beberapa dari mereka telah ada sejak Big Bang dan, sama seperti Anda telah membaca ini, triliunan dari mereka telah melewati tubuh Anda (dan lebih banyak lagi ada di jalan.) Tetapi meskipun ada di mana-mana, neutrino mereka terkenal sulit dipelajari secara tepat karena mereka mengabaikan hampir semua yang terbuat dari apa pun. Jadi tidak mengherankan bahwa menimbang neutrino tidak sesederhana dengan sopan meminta seseorang untuk melangkah pada skala.
Untungnya fisikawan partikel adalah banyak ulet, termasuk yang ada di Fermilab Departemen Energi A.S., dan mereka tidak menyerah pada safari neutrino terbaru mereka: eksperimen Penampilan Electron Neutrino NuMI Off-Axis Neutrino, atau NOvA. (Para ilmuwan mewakili neutrino dengan huruf Yunani nu, atauv.) Perburuan yang sangat kecil untuk menangkap neutrino dengan cepat, dan menggunakan beberapa peralatan yang sangat besar untuk melakukan pekerjaan itu. Dan itu sudah menangkap neutrino pertama - bahkan sebelum setup mereka sepenuhnya selesai.
Diciptakan dengan menghancurkan proton terhadap target grafit di fasilitas Fermilab di luar Chicago, Illinois, menghasilkan neutrino yang dikumpulkan dan ditembakkan dalam balok 500 mil barat laut ke detektor jarak jauh NOvA di Ash River, Minnesota, yang terletak di sepanjang perbatasan Kanada. Balok pertama ditembakkan pada September 2013, sementara fasilitas Sungai Ash masih dalam pembangunan.
"Bahwa neutrino pertama telah terdeteksi bahkan sebelum instalasi detektor jauh NOvA selesai adalah penghargaan nyata untuk semua orang yang terlibat," kata fisikawan Universitas Minnesota Marvin Marshak, direktur Laboratorium Ash River. "Hasil awal ini menunjukkan bahwa kolaborasi NOvA akan memberikan kontribusi penting bagi pengetahuan kita tentang partikel-partikel ini di masa depan yang tidak begitu jauh."
Balok dari Fermilab ditembakkan dalam interval dua detik, masing-masing mengirimkan miliaran neutrino langsung ke detektor. Detektor dekat di Fermilab mengkonfirmasi "rasa" awal neutrino dalam balok, dan detektor jauh yang lebih besar kemudian menentukan apakah neutrino telah berubah selama perjalanan antar negara bawah tanah tiga milidetik.
Sekali lagi, karena neutrino tidak mudah berinteraksi dengan partikel biasa, sinar dapat dengan mudah berjalan lurus melalui tanah di antara fasilitas - terlepas dari kelengkungan Bumi. Bahkan balok, yang dimulai 150 kaki (45 meter) di bawah tanah dekat Chicago, akhirnya melewati lebih dari 6 mil (10 km) selama perjalanannya.
Menurut siaran pers dari Fermilab, neutrino “datang dalam tiga jenis, yang disebut rasa (elektron, muon, atau tau), dan berubah di antara mereka saat mereka bepergian. Dua detektor percobaan NOvA ditempatkan sangat jauh untuk memberikan neutrino waktu untuk berosilasi dari satu rasa ke rasa lainnya saat bepergian dengan kecepatan cahaya yang hampir sama. Meskipun hanya sebagian kecil dari detektor percobaan yang lebih besar, yang disebut detektor jauh, sepenuhnya dibangun, diisi dengan sintilator dan kabel dengan elektronik pada saat ini, percobaan telah menggunakannya untuk merekam sinyal dari neutrino pertama. "
Blok detektor setinggi 50 kaki (15 m) diisi dengan sintilator cair yang terbuat dari minyak mineral 95% dan hidrokarbon cair 5% yang disebut pseudocumene, yang beracun tetapi "penting untuk proses pendeteksian neutrino." Campuran itu memperbesar cahaya apa pun yang menerkamnya, memungkinkan serangan neutrino lebih mudah dideteksi dan diukur. (Sumber)
"NOvA mewakili generasi baru dari eksperimen neutrino," kata Direktur Fermilab Nigel Lockyer. "Kami bangga mencapai tonggak penting ini dalam perjalanan kami untuk belajar lebih banyak tentang partikel-partikel mendasar ini."
Setelah selesai, detektor dekat dan jauh NOvA musim panas ini masing-masing akan berbobot 300 dan 14.000 ton.
Tujuan percobaan NOvA adalah untuk berhasil menangkap dan mengukur massa rasa neutrino yang berbeda dan juga menentukan apakah neutrino adalah antipartikel mereka sendiri (mereka bisa sama, karena mereka tidak memiliki muatan khusus.) Dengan membandingkan osilasi (yaitu rasa perubahan) sinar muon neutrino vs. sinar muon antineutrino yang ditembakkan dari Fermilab, para ilmuwan berharap untuk menentukan hirarki massa mereka - dan pada akhirnya menemukan mengapa Semesta saat ini mengandung lebih banyak materi daripada antimateri.
Baca selengkapnya: Deteksi Neutrino Dapat Membantu Melukis Gambar Semesta yang Benar-benar Baru
Setelah percobaan ini beroperasi penuh, para ilmuwan berharap untuk menangkap beberapa neutrino yang berharga setiap hari - sekitar 5.000 total selama enam tahun berturut-turut. Sampai saat itu, setidaknya mereka sekarang memiliki beberapa buku pertama.
“Melihat neutrino dalam modul pertama detektor di Minnesota adalah tonggak utama. Sekarang kita bisa mulai melakukan fisika. ”
- Rick Tesarek, fisikawan Fermilab
Pelajari lebih lanjut tentang pengembangan dan konstruksi percobaan NoVA di bawah ini:
(Kredit video: Fermilab)
Cari tahu lebih lanjut tentang tujuan penelitian NOvA di sini.
Sumber: siaran pers Fermilab
Kolaborasi NOvA terdiri dari 208 ilmuwan dari 38 institusi di Amerika Serikat, Brasil, Republik Ceko, Yunani, India, Rusia, dan Inggris. Eksperimen ini menerima dana dari Departemen Energi AS, National Science Foundation, dan lembaga pendanaan lainnya.
