Asal usul sinar kosmik telah menjadi salah satu misteri paling abadi dalam fisika, dan sepertinya akan tetap seperti itu untuk sementara waktu lebih lama. Salah satu kandidat utama dari mana sinar kosmik berasal adalah semburan sinar gamma, dan fisikawan berharap detektor Antartika besar yang disebut IceCube Neutrino Observatory akan mengkonfirmasi teori itu. Tetapi pengamatan terhadap lebih dari 300 GRB tidak menemukan bukti adanya sinar kosmik. Singkatnya, sinar kosmik bukan seperti yang kita duga.
Tapi, seperti Thomas Edison yang mengatakan bahwa "setiap upaya yang salah dibuang adalah langkah maju," fisikawan melihat temuan terbaru ini sebagai kemajuan.
"Meskipun kami belum menemukan dari mana datangnya sinar kosmik, kami telah mengambil langkah besar untuk mengesampingkan salah satu prediksi terkemuka," kata peneliti utama IceCube dan profesor fisika Universitas Wisconsin-Madison Francis Halzen.
Sinar kosmik adalah partikel bermuatan listrik, seperti proton, yang menghantam Bumi dari segala arah, dengan energi hingga seratus juta kali lebih tinggi daripada yang diciptakan oleh akselerator buatan manusia. Kondisi intens yang diperlukan untuk menghasilkan partikel energetik telah memusatkan perhatian fisikawan pada dua sumber potensial: lubang hitam masif di pusat galaksi aktif dan semburan sinar gamma (GRB), kilatan sinar gamma yang terkait dengan ledakan sangat energik yang telah diamati di galaksi jauh.
IceCube menggunakan neutrino, yang diyakini menyertai produksi sinar kosmik, untuk mengeksplorasi dua teori ini. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature edisi 19 April, para ilmuwan IceCube menggambarkan pencarian neutrino yang dipancarkan dari 300 semburan sinar gamma yang diamati, paling baru bersamaan dengan satelit SWIFT dan Fermi, antara Mei 2008 dan April 2010. Anehnya, mereka tidak menemukan - hasil yang bertentangan dengan 15 tahun prediksi dan tantangan salah satu dari dua teori terkemuka untuk asal usul sinar kosmik energi tertinggi.
Detektor mencari energi tinggi (teraelectronvolt; 10)12-electronvolt) neutrino, dan dalam makalah mereka tim mengatakan mereka menemukan batas atas pada fluks neutrino energetik yang terkait dengan GRB yang setidaknya merupakan faktor 3,7 di bawah prediksi. Ini menyiratkan bahwa baik GRB bukan satu-satunya sumber sinar kosmik dengan energi lebih besar dari 1018electronvolts, atau efisiensi produksi neutrino jauh lebih rendah dari yang diperkirakan. Either way, para ilmuwan mengatakan, teori kita saat ini tentang sinar kosmik dan produksi neutrino di GRB perlu ditinjau kembali. "Hasil pencarian neutrino ini penting karena untuk pertama kalinya kami memiliki instrumen dengan sensitivitas yang cukup untuk membuka baru jendela pada produksi sinar kosmik dan proses interior GRB, "kata juru bicara IceCube dan profesor fisika Universitas Maryland Greg Sullivan. "Tidak adanya neutrino yang tak terduga dari GRB telah memaksa evaluasi ulang teori untuk produksi sinar kosmik dan neutrino dalam bola api GRB dan mungkin teori bahwa sinar kosmik berenergi tinggi dihasilkan di bola api." IceCube adalah detektor partikel di Kutub Selatan yang merekam interaksi neutrino yang hampir tanpa massa. Instrumen mengamati neutrino dengan mendeteksi cahaya biru redup yang dihasilkan dalam interaksi neutrino di dalam es. Neutrino dapat dengan mudah melakukan perjalanan melalui orang, dinding, atau seluruh planet, seperti Bumi. Untuk mendeteksi interaksi langka mereka, IceCube dibangun dalam skala besar. Satu kilometer kubik es gletser, cukup untuk memuat piramida besar Giza 400 kali, dilengkapi dengan 5.160 sensor optik yang tertanam hingga 2,5 kilometer di dalam es. GRB, ledakan paling kuat di alam semesta, biasanya pertama kali diamati oleh satelit menggunakan X -rays dan / atau sinar gamma. GRB terlihat sekali sehari, dan sangat terang sehingga dapat dilihat dari setengah jalan melintasi Alam Semesta yang terlihat. Ledakan biasanya berlangsung hanya beberapa detik, dan selama waktu singkat ini mereka dapat mengungguli semua yang lain di alam semesta. Ilmuwan mengatakan bahwa peningkatan pemahaman teoritis dan lebih banyak data dari detektor IceCube akan membantu para ilmuwan lebih memahami misteri produksi sinar kosmik. IceCube saat ini mengumpulkan lebih banyak data dengan detektor yang difinalisasi, dikalibrasi lebih baik, dan dipahami dengan lebih baik. IceCube dioperasikan oleh kolaborasi 250 fisikawan dan insinyur dari Amerika Serikat, Jerman, Swedia, Belgia, Swiss, Jepang, Kanada, Selandia Baru, Australia dan Barbados. Info lebih lanjut tentang IceCube.
Sumber: IceCube / University of Wisconsin
