Eksperimen fisika menunjukkan keberadaan partikel baru.
Hasil prestisius eksperimen fisika Fermilab yang melibatkan
seorang profesor Universitas Michigan nampaknya mengkonfirmasi penemuan
aneh 20 tahun yang memberi petunjuk keberadaan sebuah partikel dasar
baru yaitu aspek ke empat neutrino.
Hasil baru tersebut lebih jauh menjelaskan suatu pelanggaran simetri fundamental alam semesta yang menyatakan bahwa partikel-partikel antimateri berkelakuan dengan cara yang sama seperti materi-materi penyeimbangnya. Demikian seperti yang dilansir oleh Physorg pada tanggal 2 November 2010.
Neutrino adalah partikel dasar netral yang dihasilkan dalam penguraian
radioaktif partikel lain. "Aspek" yang diketahui dari neutrino merupakan
penyeimbang netral elektron dan kerabat-kerabatnya yang lebih berat
yaitu muon dan tau. Tanpa memperhitungkan aspek asal neutrino,
partikel-partikel tersebut secara konstan berubah dari satu tipe ke tipe
lainnya dalam sebuah fenomena yang disebut "osilasi aspek neutrino".
Sebuah neutrino elektron bisa saja menjadi neutrino muon, kemudian
menjadi neutrino elektron lagi. Sebelumnya para ilmuwan meyakini
keberadaan tiga aspek neutrino. Dalam Eksperimen Mini Booster Neutrino
yang dijuluki MiniBooNE, para peneliti mendeteksi lebih banyak osilasi
yang hanya mungkin terjadi jika ada lebih dari tiga aspek.
"Hasil ini mengimplikasikan bahwa ada partikel baru atau kekuatan yang
belum kami bayangkan sebelumnya," kata Byron Roe yang merupakan seorang
pensiunan terhormat profesor di Bagian Fisika, dan penulis makalah
tentang hasil tersebut yang baru dipublikasikan di Physical Review Letters.
"Penjelasan paling sederhana melibatkan penambahan partikel-partikel
baru seperti neutrino, atau neutrino steril yang tidak memiliki
interaksi normal lemah."
Ketiga tipe neutrino berinteraksi dengan materi utamanya melalui
kekuatan nuklir lemah yang membuat mereka sulit dideteksi. Dihipotesikan
bahwa aspek ke empat ini tak akan berinteraksi melalui kekuatan lemah
tersebut yang membuatnya bahkan lebih sulit untuk ditemukan.
Keberadan neutrino steril bisa membantu menjelaskan komposisi alam
semesta, kata William Louis yang merupakan seorang ilmuwan di Los Alamos National Laboratory yang dulunya merupakan mahasiswa doktoral di UM dan dilibatkan dalam eksperimen MiniBooNE.
"Para fisikawan dan astronom sedang mencari neutrino-neutrino steril
karena mereka bisa menjelaskan sebagian atau bahkan keseluruhan materi gelap
alam semesta," tutur Louis. "Neutrino steril mungkin juga bisa membantu
menjelaskan asimetri materi alam semesta, atau mengapa alam semesta itu
pada dasarnya terdiri dari materi daripada antimateri."
Eksperimen MiniBooNE yang merupakan suatu kolaborasi antara sekitar 60 peneliti dari berbagai institusi, diselenggarakan di Fermilab untuk mengecek hasil eksperimen Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) di Los Alamos National Laboratory
yang dimulai pada tahun 1990. LSND merupakan yang pertama mendeteksi
lebih banyak osilasi neutrino daripada yang diprediksikan oleh model
standar.
Hasil permulaan MiniBooNE beberapa tahun lalu yang didasarkan pada data
dari sebuah sinar neutrino (sebagai kebalikan dari sinar antineutrino),
tidak mendukung hasil LSND. Meskipun demikian, eksperimen LSND
dilaksanakan menggunakan sebuah sinar antineutrino, jadi itu merupakan
langkah selanjutnya bagi MiniBooNE.
Hasil baru ini didasarkan pada data tiga tahun pertama dari sebuah sinar
antineutrino, dan menceritakan cerita lain daripada hasil-hasil
sebelumnya. Data sinar antineutrino MiniBooNE memang mendukung penemuan
LSND, dan fakta bahwa eksperimen MiniBooNE menghasilkan hasil berbeda
bagi antineutrino daripada neutrino, secara khusus mengejutkan para
fisikawan.
"Faktanya bahwa kami melihat efek ini pada antineutrino dan bukan pada
neutrino membuatnya semakin aneh," ujar Roe. "Hasil ini berarti
diperlukan bahkan lebih banyak tambahan serius pada model standar kami
daripada yang telah dipikirkan dari hasil pertama LSND."
Hasil tersebut nampaknya melanggar "simetri paritas isi" alam semesta
yang menyatakan bahwa hukum fisika berlaku dengan cara yang sama bagi
partikel-partikel dan antipartikel penyeimbang mereka. Pelanggaran
simetri ini telah terlihat pada beberapa penguraian yang jarang, tapi
tidak dengan neutrino, kata Roe.
Walaupun hasil ini secara statistik signifikan dan memang mendukung
penemuan LSND, para peneliti fisikawan mengingatkan bahwa mereka
membutuhkan hasil pada periode yang lebih lama atau eksperimen tambahan
sebelum mereka boleh mendiskualifikasi prediksi model standar.
Categories: