Di bawah Gunung Ikeno, Jepang, di sebuah tambang tua yang duduk seribu meter (3.300 kaki) di bawah permukaan, terletak Super-Kamiokande Observatory (SKO). Sejak 1996, ketika mulai melakukan pengamatan, para peneliti telah menggunakan detektor Cherenkov di fasilitas ini untuk mencari tanda-tanda peluruhan proton dan neutrino di galaksi kita. Ini bukan tugas yang mudah, karena neutrino sangat sulit dideteksi.
Namun berkat sistem komputer baru yang akan dapat memonitor neutrino secara real-time, para peneliti di SKO akan dapat meneliti partikel-partikel misteri ini lebih dekat dalam waktu dekat. Dengan melakukan itu, mereka berharap untuk memahami bagaimana bintang terbentuk dan akhirnya runtuh ke dalam lubang hitam, dan menyelinap ke puncak tentang bagaimana materi diciptakan di alam semesta awal.
Neutrino, secara sederhana, adalah salah satu partikel fundamental yang membentuk Semesta. Dibandingkan dengan partikel fundamental lainnya, mereka memiliki massa yang sangat kecil, tanpa muatan, dan hanya berinteraksi dengan jenis partikel lain melalui gaya nuklir dan gravitasi yang lemah. Mereka diciptakan dalam beberapa cara, terutama melalui peluruhan radioaktif, reaksi nuklir yang menggerakkan bintang, dan dalam supernova.
Sesuai dengan model Big Bang standar, neutrino yang tersisa dari penciptaan Semesta adalah partikel paling melimpah yang ada. Pada saat tertentu, triliunan partikel ini diyakini bergerak di sekitar kita dan melalui kita. Tetapi karena cara mereka berinteraksi dengan materi (yaitu hanya lemah) mereka sangat sulit dideteksi.
Untuk alasan ini, observatorium neutrino dibangun jauh di bawah tanah untuk menghindari gangguan dari sinar kosmik. Mereka juga mengandalkan detektor Cherenkov, yang pada dasarnya adalah tangki air besar yang memiliki ribuan sensor yang melapisi dinding mereka. Upaya ini untuk mendeteksi partikel ketika mereka melambat ke kecepatan cahaya lokal (yaitu kecepatan cahaya dalam air), yang dibuktikan dengan adanya cahaya - yang dikenal sebagai radiasi Cherenkov.
Detektor di SKO saat ini adalah yang terbesar di dunia. Ini terdiri dari tangki baja stainless silinder yang 41,4 m (136 kaki) tinggi dan 39,3 m (129 kaki) dengan diameter, dan menampung lebih dari 45.000 metrik ton (50.000 US ton) air ultra-murni. Di bagian dalam, 11.146 tabung photomultiplier dipasang, yang mendeteksi cahaya dalam rentang ultraviolet, spektrum inframerah-dekat dari spektrum elektromagnetik dengan sensitivitas ekstrim.
Selama bertahun-tahun, para peneliti di SKO telah menggunakan fasilitas ini untuk memeriksa neutrino surya, neutrino atmosfer, dan neutrino buatan manusia. Namun, yang dibuat oleh supernova sangat sulit dideteksi, karena muncul secara tiba-tiba dan sulit dibedakan dari jenis lain. Namun, dengan sistem komputer yang baru ditambahkan, para peneliti Super Komiokande berharap itu akan berubah.
Seperti Luis Labarga, seorang ahli fisika di Universitas Otonomi Madrid (Spanyol) dan anggota kolaborasi, menjelaskan dalam sebuah pernyataan baru-baru ini kepada Scientific News Service (SINC):
“Ledakan Supernova adalah salah satu fenomena paling energik di alam semesta dan sebagian besar energi ini dilepaskan dalam bentuk neutrino. Inilah sebabnya mengapa mendeteksi dan menganalisis neutrino yang dipancarkan dalam kasus ini, selain yang berasal dari Matahari atau sumber lain, sangat penting untuk memahami mekanisme dalam pembentukan bintang neutron - sejenis sisa bintang - dan lubang hitam ".
Pada dasarnya, sistem komputer baru ini dirancang untuk menganalisis peristiwa yang direkam di kedalaman observatorium secara real-time. Jika ia mendeteksi aliran neutrino yang besar dan tidak normal, ia akan dengan cepat memperingatkan para ahli yang mengoperasikan kontrol. Mereka kemudian akan dapat menilai signifikansi sinyal dalam beberapa menit dan melihat apakah itu benar-benar berasal dari supernova terdekat.
"Selama ledakan supernova, sejumlah besar neutrino dihasilkan dalam ruang waktu yang sangat kecil - beberapa detik - dan inilah mengapa kita harus siap," tambah Labarga. "Ini memungkinkan kami untuk meneliti sifat-sifat mendasar dari partikel-partikel yang menarik ini, seperti interaksi mereka, hierarki mereka dan nilai absolut dari massa mereka, waktu paruh mereka, dan tentunya sifat-sifat lain yang kita bahkan tidak bisa bayangkan."
Yang sama pentingnya adalah fakta bahwa sistem ini akan memberi SKO kemampuan untuk mengeluarkan peringatan dini ke pusat-pusat penelitian di seluruh dunia. Observatorium berbasis darat, di mana para astronom tertarik untuk menonton penciptaan neutrino kosmik oleh supernova, kemudian akan dapat mengarahkan semua instrumen optik mereka ke sumber di muka (karena sinyal elektromagnetik akan membutuhkan waktu lebih lama untuk tiba).
Melalui upaya kolaboratif ini, astrofisikawan mungkin dapat lebih memahami beberapa neutrino yang paling sulit dipahami dari semua. Memahami bagaimana partikel-partikel fundamental ini berinteraksi dengan yang lain dapat membawa kita selangkah lebih dekat ke Grand Unified Theory - salah satu tujuan utama Observatorium Super-Kamiokande.
Sampai saat ini, hanya beberapa detektor neutrino yang ada di dunia. Ini termasuk detektor Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB) di Ohio, Subdury Neutrino Observatory (SNOLAB) di Ontario, Kanada, dan Observatorium Super Kamiokande di Jepang.
