Neutrino adalah partikel subatom yang sulit dipahami yang dibuat dalam berbagai proses nuklir. Nama mereka, yang berarti "si kecil yang netral," mengacu pada fakta bahwa mereka tidak membawa muatan listrik. Dari empat gaya fundamental di alam semesta, neutrino hanya berinteraksi dengan dua - gravitasi dan gaya lemah, yang bertanggung jawab atas peluruhan atom radioaktif. Karena hampir tidak memiliki massa, mereka menembus kosmos dengan kecepatan cahaya yang hampir sama.
Neutrino yang tak terhitung jumlahnya muncul sepersekian detik setelah Big Bang. Dan neutrino baru tercipta setiap saat: di dalam hati nuklir bintang-bintang, akselerator partikel dan reaktor atom di Bumi, selama jatuhnya supernova yang meledak dan ketika unsur-unsur radioaktif membusuk. Ini berarti ada, rata-rata, 1 miliar kali lebih banyak neutrino daripada proton di alam semesta, menurut fisikawan Karsten Heeger dari Yale University di New Haven, Connecticut.
Meskipun ada di mana-mana, neutrino sebagian besar tetap menjadi misteri bagi fisikawan karena partikelnya sangat sulit ditangkap. Neutrino mengalir melalui sebagian besar materi seolah-olah itu adalah sinar cahaya yang menembus jendela transparan, hampir tidak berinteraksi dengan segala sesuatu yang ada. Sekitar 100 miliar neutrino melewati setiap sentimeter persegi tubuh Anda saat ini, meskipun Anda tidak akan merasakan apa-apa.
Menemukan partikel yang tak terlihat
Neutrino pertama kali diposisikan sebagai jawaban untuk teka-teki ilmiah. Pada akhir abad ke-19, para peneliti bingung atas sebuah fenomena yang dikenal sebagai peluruhan beta, di mana inti di dalam atom secara spontan memancarkan elektron. Peluruhan beta tampaknya melanggar dua hukum fisik dasar: konservasi energi dan konservasi momentum. Dalam peluruhan beta, konfigurasi akhir partikel tampaknya memiliki energi yang sedikit terlalu sedikit, dan proton berdiri diam daripada di ketuk ke arah yang berlawanan dari elektron. Baru pada tahun 1930 fisikawan Wolfgang Pauli mengusulkan gagasan bahwa sebuah partikel tambahan mungkin terbang keluar dari nukleus, membawa serta energi dan momentum yang hilang.
"Saya telah melakukan hal yang mengerikan. Saya telah mendalilkan sebuah partikel yang tidak dapat dideteksi," kata Pauli kepada seorang teman, merujuk pada fakta bahwa neutrino yang dihipotesiskannya sangat menyeramkan sehingga hampir tidak berinteraksi dengan apa pun dan memiliki sedikit atau tidak ada massa. .
Lebih dari seperempat abad kemudian, fisikawan Clyde Cowan dan Frederick Reines membangun detektor neutrino dan meletakkannya di luar reaktor nuklir di pembangkit listrik atom Sungai Savannah di South Carolina. Eksperimen mereka berhasil mendapatkan ratusan trilyunan neutrino yang terbang dari reaktor, dan Cowan dan Reines dengan bangga mengirimi Pauli sebuah telegram untuk memberitahukan kepadanya tentang konfirmasi mereka. Reines akan terus memenangkan Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1995 - pada saat itu, Cowan telah meninggal.
Namun sejak itu, neutrino terus-menerus menentang harapan para ilmuwan.
Matahari menghasilkan sejumlah besar neutrino yang membombardir Bumi. Pada pertengahan abad ke-20, para peneliti membangun detektor untuk mencari neutrino ini, tetapi percobaan mereka terus menunjukkan perbedaan, hanya mendeteksi sekitar sepertiga dari neutrino yang telah diprediksi. Entah ada yang salah dengan model matahari para astronom, atau sesuatu yang aneh sedang terjadi.
Fisikawan akhirnya menyadari bahwa neutrino kemungkinan datang dalam tiga rasa, atau jenis yang berbeda. Neutrino biasa disebut elektron neutrino, tetapi ada dua rasa lain: neutrino muon dan tau neutrino. Ketika mereka melewati jarak antara matahari dan planet kita, neutrino berosilasi di antara ketiga jenis ini, itulah sebabnya eksperimen-eksperimen awal itu - yang hanya dirancang untuk mencari satu rasa - terus hilang dua pertiga dari jumlah totalnya.
Tetapi hanya partikel yang memiliki massa yang dapat mengalami osilasi ini, bertentangan dengan gagasan sebelumnya bahwa neutrino tidak bermassa. Sementara para ilmuwan masih belum mengetahui massa pasti dari ketiga neutrino, percobaan telah menentukan bahwa yang terberat dari mereka harus setidaknya 0,0000059 kali lebih kecil dari massa elektron.
Aturan baru untuk neutrino?
Pada tahun 2011, para peneliti di Proyek Osilasi dengan eksperimen Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) di Italia menyebabkan sensasi di seluruh dunia dengan mengumumkan bahwa mereka telah mendeteksi neutrino yang bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya - sebuah perusahaan yang dianggap mustahil. Meskipun dilaporkan secara luas di media, hasilnya disambut dengan banyak keraguan dari komunitas ilmiah. Kurang dari setahun kemudian, fisikawan menyadari bahwa kabel yang salah telah meniru temuan yang lebih cepat dari cahaya, dan neutrino kembali ke ranah partikel yang taat hukum secara kosmik.
Tetapi para ilmuwan masih harus banyak belajar tentang neutrino. Baru-baru ini, para peneliti dari Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) di Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) dekat Chicago telah memberikan bukti kuat bahwa mereka telah mendeteksi jenis baru neutrino, yang disebut neutrino steril. Temuan semacam itu menguatkan anomali sebelumnya yang terlihat di Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), sebuah eksperimen di Los Nationalos National Laboratory di New Mexico. Neutrino steril akan menjungkirbalikkan semua fisika yang diketahui karena tidak cocok dengan apa yang dikenal sebagai Model Standar, kerangka kerja yang menjelaskan hampir semua partikel dan gaya yang diketahui kecuali gravitasi.
Jika hasil baru MiniBooNE bertahan, "Itu akan sangat besar; itu di luar Model Standar; itu akan membutuhkan partikel baru ... dan kerangka kerja analitis semua-baru," fisikawan partikel Kate Scholberg dari Duke University mengatakan kepada Live Science.
