Para ilmuwan telah menemukan partikel "hantu" berenergi tinggi yang sangat kecil yang disebut neutrino yang terbang melalui es Antartika dan melacak asal-usulnya kembali ke blazar tertentu, mereka mengumumkan hari ini, 12 Juli.
Fisikawan sangat gembira dengan pekerjaan detektif yang telah memberi tahu mereka tentang tempat kelahiran neutrino. Tapi apa sih neutrino itu, dan mengapa itu penting dari mana asalnya?
Neutrino adalah partikel subatomik yang sekecil elektron, tetapi tanpa muatan apa pun. Para ilmuwan tahu neutrino memiliki sedikit massa, tetapi mereka tidak dapat menentukan dengan tepat seberapa kecil. Hasilnya adalah neutrino cenderung memberi masalah lain pada bahu dingin: Mereka tidak sering berinteraksi dengan lingkungannya, yang membuat mereka sulit dikenali oleh para ilmuwan. [Melacak Neutrino ke Sumbernya: Penemuan dalam Gambar]
Namun demikian, mereka ada di mana-mana - tubuh Anda dihantam sekitar 100 triliun neutrino setiap detik. Dan para ilmuwan berpikir partikel aneh itu mungkin memegang kunci beberapa misteri terbesar tentang alam semesta, termasuk mengapa materi menang atas antimateri lebih awal setelah Big Bang.
"Neutrino luar biasa," Kate Scholberg, fisikawan partikel di Duke University di North Carolina, mengatakan kepada Space.com. Dia bias, karena dia menghabiskan karirnya mempelajari hal-hal kecil, tetapi itu tidak membuatnya salah. "Kita harus mengerti mereka jika kita ingin memahami segalanya."
Penelitian baru adalah langkah kecil bagi para ilmuwan yang berharap untuk melakukan hal itu. Penemuan dimulai di IceCube Neutrino Observatory dekat Kutub Selatan pada bulan September. Jauh di dalam lapisan es Antartika, sebuah kotak detektor menelusuri jejak neutrino tunggal dalam 3D.
Jalannya cukup jelas sehingga fisikawan dapat mengikuti perjalanan neutrino mundur dalam garis lurus melintasi alam semesta. Dalam waktu kurang dari satu menit, mereka meminta para astronom di seluruh dunia untuk mengubah teleskop mereka ke wilayah langit itu dan mencatat apakah mereka melihat sesuatu yang menarik. Dan mereka benar-benar melakukannya - ada sebuah blazar, sumber besar cahaya berenergi tinggi yang disebut sinar gamma, di lingkungan yang persis sama, dan para ilmuwan dapat mengkonfirmasi blazar sebagai sumber neutrino.
Proses itu dimungkinkan karena neutrino, seperti foton cahaya, dapat melintasi jarak yang sangat besar di alam semesta dalam garis lurus, tanpa ditarik keluar jalur. Jenis lain dari partikel berenergi tinggi tidak dapat melakukan itu karena mereka bermuatan. "Mereka datang acak-acakan di sini," Greg Sullivan, seorang ahli fisika di University of Maryland yang bekerja dengan IceCube Neutrino Observatory dan yang terlibat dalam penelitian baru, mengatakan kepada Space.com. "Kita tidak bisa melacak mereka kembali ke tempat asalnya."
Tantangannya telah menjengkelkan para ilmuwan selama sekitar satu abad, karena itu berarti mereka tidak dapat mengidentifikasi jenis objek apa yang menciptakan jenis partikel bermuatan tinggi. Rasa frustrasi itu memotivasi para ilmuwan untuk membuka IceCube, satu-satunya detektor neutrino yang cukup besar untuk menangkap partikel berenergi sangat tinggi yang lahir di luar galaksi kita, pada 2010.
"Neutrino memegang janji untuk beberapa waktu untuk dapat memetakan langit seperti yang Anda lakukan dengan cahaya tetapi dengan energi yang lebih tinggi," kata Sullivan. "Kami dapat mengajukan pertanyaan atau mencoba menjawab pertanyaan yang tidak bisa Anda lakukan sebaliknya."
Neutrino berenergi lebih rendah telah dimanfaatkan oleh para astronom melalui jaringan yang dijalankan oleh Scholberg yang menunggu untuk menggunakan ledakan neutrino untuk menemukan supernova inti-runtuh berikutnya di Bima Sakti.
Supernova seperti itu terakhir kali diamati pada tahun 1987, sebelum ada detektor neutrino modern. Tetapi ketika yang berikutnya meledak, Scholberg dan rekan-rekannya ingin menggunakan semburan neutrino untuk memperingatkan para astronom pada waktunya untuk menangkap tanda tangan cahaya. Neutrino itu sendiri juga akan memberi tahu para ilmuwan tentang apa yang terjadi selama peristiwa itu. "Anda benar-benar bisa melihat lubang hitam lahir di neutrino," kata Scholberg.
Itu, seperti penelitian blazar baru, akan menjadi terobosan dalam apa yang oleh para ilmuwan disebut astronomi multimessenger, yang menggunakan dua atau lebih kategori data yang berbeda, seperti foton cahaya, neutrino, dan gelombang gravitasi. Semakin banyak tipe data berarti semakin banyak informasi menyeluruh tentang apa yang terjadi.
"Ini seperti teka-teki besar dan kami berusaha mengisi potongan-potongan itu," kata Sullivan. "Dengan melihat gambar di kedua energi yang berbeda dan partikel yang berbeda, kita dapat benar-benar mencoba memahami fisika dari apa yang terjadi."
Tetapi Sullivan dan rekan-rekannya tidak puas untuk berhenti pada pengumuman hari ini. "Ini hanya langkah pertama," katanya, seraya menambahkan bahwa fisikawan berharap untuk membangun detektor neutrino bahkan lebih besar dari IceCube. "Kami memiliki lebih banyak di luar sana untuk dipelajari dan dilihat."
