Penelitian: Terobosan Baru Dalam Memahami Kosmos

Para peneliti saat ini satu langkah lebih maju dalam memahami mengapa materi dan non-anti materi mendominasi alam semesta. 

Sebuah tim internasional yang bekerja di Jepang telah menemukan bahwa tiga partikel yang paling mendasar dalam eksistensinya bisa ‘flip’ antara satu sama lain.

Namun kegiatan penelitian itu berhenti karena gempa Fukushima. Jika laporan itu terbukti benar maka akan ada terobosan dalam memahami kosmos. 

Ini akan membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa teori fisika  yang ada, terutama mengenai interaksi partikel dasar, teori asal mula terbentuk alam semesta, problema kehilangan massa serta teori neutrino matahari.

Secara khusus, penelitian itu akan menjawab pertanyaan mengapa alam semesta terbuat dari materi dan non anti-materi - jumlah yang sama dari keduanya dilepaskan oleh teori Big Bang.

Eksperimen yang dilakukan pada detektor partikel besar oleh tim  T2K (Tokai to Kamioka) di Jepang, menggunakan neutrino, sebagai bagian yang paling dasar dari materi.

Neutrino, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli. Neutrino adalah partikel yang sangat menarik perhatian bagi fisikawan karena sifatnya yang misterius. 

Neutrino juga merupakan salah satu bangunan dasar partikel pembentuk alam semesta yang bersama-sama dengan elektron, muon, dan tau, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua benda di alam semesta ini.

Awalnya neutrino ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde Cowan, neutrino terdiri dari 3 jenis "rasa", yakni: neutrino elektron, neutrino mu dan neutrino tau. 

Neutrino tidak memiliki muatan listrik dan selama ini dianggap tidak memiliki berat, namun neutrino memiliki antipartikel yang disebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan mudah dapat melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk dideteksi.

Neutrino tercipta sebagai hasil dari beberapa jenis peluruhan radioaktif tertentu atau sebagai karena reaksi nuklir seperti yang terjadi di Matahari, pada reaktor nuklir, atau ketika sinar kosmik membentur sekelompok atom. 

Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada laboratorium di bumi. 

Namun proses ini sangat sulit dipelajari karena dapat dikatakan hampir tidak berinteraksi dengan partikel lain, sehingga neutrino dianggap sebagai partikel hantu.

Pada percobaan sebelumnya tim itu telah mengamati dua macam “flip”, dimana tiba-tiba berubah menjadi neutrino lain, tapi sekarang T2K dapat mengidentifikasi ketiganya. 

Salah satu fasilitas detektor T2K

Termasuk kemampuan neutrino muon berubah menjadi neutrino elektron, ini merupakan yang pertama kalinya transformasi tersebut berhasil direkam.

Ini menimbulkan kemungkinan bahwa neutrino - dan materi secara umum - memiliki kualitas yang berbeda dari anti-neutrino.
Perbedaan tersebut mungkin suatu saat membantu  menjelaskan hal mengapa terbentuk alam semesta dan non anti-materi.

Professor Dave Wark, dari Imperial College London, yang terlibat dalam tim T2K itu mengatakan kepada BBC News: “Ini adalah langkah di jalan. “Kami ingin mengatasi asimetri ini, tapi pertama-tama kita harus menunjukkan bahwa berbeda jenis “rasa” neutrino, yang dapat secara spontan berubah menjadi satu sama lain – sesuatu yang kita sebut “Osilasi Neutrino”. “Sejauh ini, percobaan kami sangat positif”, demikian kutipan Daily Mail (15/06/2011).

Dalam percobaan itu T2K membagi dua titik lokasi. Di pantai timur  ada Japan Proton Accelerator Research Centre (J-PARC) dimana dari tempat itu, neutrino muon ditembakkan 180mil melalui kerak bumi ke fasilitas Super-Kamiokande yang ada di pantai barat. Disana neutrino terdeteksi oleh tabung-tabung ukuran 40 m  yang ditanam dalam tanah dan disi dengan 50.000 ton air dan ribuan batang khusus. 

Partikel neutrino muon yang ditembakkan dari fasilitas J-PARC ke detektor Super-Kamiokande
Keduanya berjarak sekitar 295 km.

Sebagai penelitian yang sempat terhenti akibat gempa tsunami yang melanda Jepang beberapa waktu lalu, fasilitas tersebut sekarang masih off-line sampai tahun depan.

Para peneliti memperkirakan bahwa pada musim panas 2013 mereka harus bekerja lagi untuk membuka rahasia osilasi dan membawa kita lebih dekat untuk memahami alam semesta. 

Chang Kee Jung, seorang fisikawan dan juru bicara untuk kolaborasi T2K, mengatakan kepada majalah Nature: 'Perjalanan ke penemuan membutuhkan waktu yang lama, sehingga biasanya saat percobaan melihat indikasi dari sesuatu yang sangat menarik. "

Sementara Koichiro Nishikawa, mantan juru bicara, menambahkan: "Hasilnya tidak cukup untuk mengklaim penemuan, tetapi penting untuk tidak hanya T2K tetapi juga fisika energi-tinggi pada umumnya." | ZK/Dbs/Daily Mail