Jenewa, Gatra.com- Fisikawan telah mendeteksi "partikel hantu" yang disebut neutrino di dalam penghancur atom untuk pertama kalinya. Partikel kecil, yang dikenal sebagai neutrino, terlihat selama uji coba detektor baru di Large Hadron Collider (LHC) — akselerator partikel terbesar di dunia, yang terletak di CERN dekat Jenewa, Swiss. Live Science, 04/12.

Penemuan penting, yang dibuat oleh kolaborasi Forward Search Experiment (FASER) CERN dan dipresentasikan dalam makalah 24 November di jurnal Physical Review D , bukan hanya pertama kalinya neutrino terlihat di dalam LHC, tetapi juga pertama kali. mereka telah ditemukan di dalam akselerator partikel apa pun. Terobosan ini membuka jendela yang sama sekali baru di mana para ilmuwan dapat menyelidiki dunia subatomik.

"Sebelum proyek ini, tidak ada tanda-tanda neutrino yang pernah terlihat pada penumbuk partikel," kata rekan penulis studi Jonathan Feng, seorang profesor fisika di University of California, Irvine dan salah satu pemimpin kolaborasi FASER, dalam sebuah pernyataan. "Terobosan signifikan ini adalah langkah menuju pengembangan pemahaman yang lebih dalam tentang partikel yang sulit dipahami ini dan peran yang dimainkannya di alam semesta."

Setiap detik, sekitar 100 miliar neutrino melewati setiap sentimeter persegi tubuh Anda. Partikel kecil ada di mana-mana — mereka dihasilkan dalam tungku nuklir bintang, dalam ledakan supernova yang sangat besar, oleh sinar kosmik dan peluruhan radioaktif, dan dalam akselerator partikel dan reaktor nuklir di Bumi .

Namun terlepas dari keberadaan mereka, partikel tetap sulit ditangkap. Karena neutrino tidak memiliki muatan listrik dan massa hampir nol, mereka hampir tidak berinteraksi dengan jenis materi lain. Sesuai dengan julukan hantu mereka, neutrino memandang materi reguler alam semesta sebagai tidak berwujud, dan mereka terbang menembus melewatinya dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Hanya karena mereka sulit ditangkap bukan berarti neutrino tidak bisa ditangkap. Beberapa eksperimen pendeteksian neutrino paling terkenal — seperti detektor Super-Kamiokande Jepang, MiniBooNE Fermilab, dan detektor IceCube Antartika — semuanya mendeteksi neutrino yang dihasilkan matahari secara tidak langsung melalui efek yang disebut radiasi Cherenkov.

Sama seperti pesawat yang bergerak lebih cepat dari kecepatan suara menciptakan ledakan sonik, partikel yang bergerak melalui media yang memperlambat cahaya (seperti air) lebih cepat dari cahaya mampu menciptakan cahaya biru redup di belakangnya. Dengan mencari cahaya ini, para ilmuwan dapat melihat jejak produk sampingan partikel yang tercipta setelah neutrino menyerang inti atom secara mati-matian.

Tapi sementara percobaan seperti ini bagus untuk mendeteksi tanda tangan neutrino yang mengalir melalui Bumi dari matahari, mereka masih meninggalkan para ilmuwan dengan sangat sedikit wawasan tentang jenis neutrino energi tinggi yang dihasilkan ketika partikel saling menabrak di dalam akselerator partikel. Untuk menemukan neutrino buatan sendiri ini, para ilmuwan di kolaborasi FASER menciptakan detektor baru yang disebut FASERnu.

FASERnu seperti pendeteksi partikel, terdiri dari pelat logam padat timbal dan tungsten yang mengapit beberapa lapisan pendeteksi cahaya yang disebut emulsi. Pertama, neutrino menabrak inti atom di pelat logam padat untuk menghasilkan produk sampingan partikelnya. Kemudian, menurut Feng, lapisan emulsi bekerja dengan cara yang mirip dengan film fotografi kuno, bereaksi dengan produk sampingan neutrino untuk mencetak garis besar partikel yang terlacak saat menembusnya.

Dengan "mengembangkan" emulsi dan menganalisis jejak partikel yang tertinggal, fisikawan menemukan bahwa beberapa tanda dihasilkan oleh neutrino; mereka bahkan dapat menentukan yang mana dari tiga partikel "rasa" neutrino — tau, muon atau elektron — yang telah mereka deteksi. Ini menegaskan bahwa mereka tidak hanya memilih tempat yang tepat di dalam cincin raksasa 17 mil (27 kilometer) untuk mendeteksi neutrino, tetapi detektor baru mereka benar-benar dapat melihatnya.

Sekarang setelah mereka menemukan detektor pemenang, fisikawan telah mulai membangun versi yang lebih besar, yang menurut mereka tidak hanya akan jauh lebih sensitif untuk melihat partikel yang sulit dipahami, tetapi juga akan dapat mendeteksi perbedaan antara neutrino dan antimateri yang berlawanan, antineutrino. Ketika LHC menyala lagi pada tahun 2022, mereka berencana menggunakan detektor untuk mempelajari neutrino yang dihasilkan oleh akselerator partikel secara mendalam.

“Mengingat kekuatan detektor baru kami dan lokasi utamanya di CERN, kami berharap dapat merekam lebih dari 10.000 interaksi neutrino dalam putaran LHC berikutnya, mulai tahun 2022,” kata Casper. "Kami akan mendeteksi neutrino berenergi tertinggi yang pernah dihasilkan dari sumber buatan manusia."

Neutrino juga bukan satu-satunya tambang ilmuwan FASER. Tim juga sedang mengerjakan eksperimen untuk mendeteksi "foton gelap" hipotetis, yang menurut fisikawan dapat berhubungan erat dengan materi gelap, zat misterius dan tidak bercahaya yang diyakini menyumbang sekitar 85% materi di alam semesta.