Neutrino

Penemuan Neutrino Masih Kontroversi

PENEMUAN partikel neutrino yang bergerak melebihi kecepatan cahaya menjadi topik hangat di kalangan fisikawan dunia dalam beberapa bulan terakhir karena dianggap dapat meruntuhkan Teori Relativitas  Einstein. Lebih dari 100 tahun lampau, Einstein  pernah menyatakan tak ada materi yang bisa bergerak melebihi kecepatan cahaya. 

Sekelompok fisikawan internasional di Italia menerima temuan baru  para peneliti dari proyek Oscillation  Project with Emulsion Racting Apparatus (OPERA) yang menjalin kerja sama dengan  Pusat Riset Nuklir Eropa (CERN) di Genewa, Swiss  dan Laboratorium Gran Sasso di Italia Tengah.

Seperti ditulis oleh jurnal ilmiah Nature yang berjudul Neutrino Experiment Replicates Faster-than-light Finding,  dijelaskan bahwa percobaan tersebut  berlangsung pada kedalaman 1.400 meter di bawah tanah di Laboratorium  Nasional Gran Sasso, Italia.  Di situ para fisikawan menghitung berapa lama waktu yang ditempuh neutrino yang dikirimkan dari CERN ke laboratorium Nasional  Gran Sasso yang berjarakn 453,63 mill ( 731 km).

Perjalanan itu ternyata memerlukan waktu 60 nanodetik. Surat kabar The Guardian menyebutkan, hasil tersebut diperoleh setelah melakukan uji coba selama tiga tahun dan mengukur waktu kedatangan 15.000 neutrino. Dengan kecepatan cahaya 299.792 km/detik, neutrino yang melesat pada kecepatan 299.798 km/detik itu telah melampaui kecepatan cahaya. Namun, menurut tim dari Imaging Cosmic and Rare Underground Signals (ICARUS), penemuan OPERA kemungkinan berdasarkan premis yang salah.
ICARUS yang juga melakukan eksperimen yang sama di Gran Sasso menyatakan, hasil penelitian mereka membuktikan penemuan OPERA tak benar. Dalam makalah yang diterbitkan Sabtu 19 November 2011, di situs yang sama dengan hasil yang diterbitkan OPERA, ICARUS menyatakan penemuan mereka

"Membantah sebuah intrepretasi superluminal (lebih cepat dari cahaya) oleh hasil OPERA."
ICARUS beralasan, berdasarkan studi sebelumnya oleh dua fisikawan Amerika Serikat, bahwa neutrino yang dipompakan dari CERN, dekat Jenewa, telah kehilangan sebagian energi mereka jika melakukan perjalanan yang sedikit saja melampaui cahaya. Namun faktanya, kata peneliti dari ICARUS, neutrino yang ditembakkan dalam eksperimen diterima kembali dalam spektrum cahaya yang penuh yang berarti dia berjalan dalam kecepatan cahaya, tak lebih.

Selain ICARUS, tak sedikit para fisikawan di seluruh dunia  yang  mengemukakan berbagai sanggahan akan eksperimen ini. Di tanah air, misalnya , Pantur Silaban, guru besar  fisika teori dari Institut Teknologi Bandung (ITB)  juga termasuk fisikawan  yang meragukan penemuan itu. Menurut Silaban, terlalu awal untuk menyatakan bahwa hasil eksperimen itu adalah sahih (valid). Terlihat dari pernyataan fisikawan eksperimental yang meminta ahli memeriksa ulang temuan mereka. "Temuan ini masih jauh dari final," kata pakar teori relativitas umum itu. Fisikawan pertama di Asia Tenggara ini percaya bahwa teori relativitas tidak serta merta hancur oleh temuan partikel superluminal ini.

Energi yang Hilang

Einstein sebenarnya juga telah memprediksi keberadaan benda yang sanggup bergerak melebihi kecepatan cahaya, yang disebutnya tachyon. Neutrino sendiri bukan barang baru dalam dunia fisika. Partikel bermassa sangat kecil ini diformulasikan pertama kali oleh fisikawan Austria, Wolfgang Pauli, pada tahun 1930, yang ketika itu sedang pusing tujuh keliling karena tidak dapat menjelaskan energi yang hilang dalam peristiwa peluruhan beta (beta decay) yang mengubah neutron menjadi proton dan elektron. Mereka bingung kenapa ada energi yang hilang? Apakah energi itu tidak kekal? Apakah itu berarti energi bisa dimusnahkan? Pauli kemudian mengambil inisiatif dan mengusulkan bahwa energi yang hilang ini sebenarnya dipakai oleh suatu partikel yang sangat ringan, tidak bermassa, tidak terlihat dan bergerak dengan kecepatan cahaya.

Empat tahun kemudian, Enrico Fermi menamakan partikel ini dan diberi nama neutrino (artinya little neutral one alias si kecil yang netral).

Tahun 1956 Fred Reines  dan Clyde Cowan menemukan neutrino dalam eksperimen di dalam reaktor nuklir (Reines meraih hadiah nobel fisika tahun 1995). Neutrino tersebut terdiri dari 3 variasi, 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 apa pun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk dideteksi.

Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada laboratorium di bumi. Untuk mengurangi pengaruh distorsi dari sinar kosmis, detektor neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto sebanyak 13 ribu buah, tim Kamiokande ini menemukan bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bisa berosilasi, maka disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa. Penemuan ini sangat kontroversial karena teori fisika yang selama ini kerap dipandang sebagai teori dasar interaksi partikel, yakni disebut teori model standar, meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak bermassa. Jika penemuan neutrino bermassa terbukti benar, maka boleh jadi akan membuat teori model standar tersebut harus dikoreksi.

Kosmologi

Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan massa pada alam semesta kita ini.

Telah sejak lama para ahli fisika selalu dihantui pertanyaan: Mengapa terdapat perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat daripada bintang-bintang, planet-planet, beserta benda-benda alam lainnya dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan daripada berat keseluruhan alam semesta.

Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut belum pernah berhasil ditemukan.

Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata partikel unik tersebut tidak lain adalah neutrino yang bermassa. Menurut teori dentuman besar (Big Bang), alam semesta kita ini berawal dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya kemudian memenangkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1964 menemukan sisa-sisa radiasi latar belakang kosmik dalam bentuk gelombang mikro atau biasa dikenal dengan istilah Cosmic Microwave Background (CMB) peninggalan dentuman besar yang sekarang telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin. Namun salah satu hal yang masih  diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri. Apakah hal ini akan terus menerus terjadi tanpa akhir?

Penemuan neutrino bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini. Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tidak bermassa, seperti yang diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa memengaruhi ekspansi alam semesta.

Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata neutrino memiliki massa.

Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, di mana terjadi selisih jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari kita. Untuk keabsahan penemuan ini, tim internasional dari eksperimen super Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman di masa lalu, laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontroversi dan jarang bisa dikonfirmasi kembali.

Untuk sementara ini para ahli harus sabar menunggu karena eksperimen semacam ini hanya bisa dilakukan oleh sekelompok fisikawan eksperimen saja di seluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika modern.
Paling tidak seperti dikatakan oleh Pantur Silaban bahwa teori Einstein sekali waktu perlu dimodifikasi. (24) 

Posted in: