PENEMUAN TERBARU YANG MENGGEGERKAN TEORI FISIKA MODERN
Belum lama
berselang, tepatnya tanggal 5 Juni yang lalu, suatu berita besar iptek muncul
dari sebuah konperensi fisika “Neutrino 98″ yang berlangsung
di Jepang. Neutrino, salah satu partikel dasar yang jauh lebih kecil daripada
elektron, ternyata memiliki massa, demikian laporan dari suatu tim
internasional yang tergabung dalam eksperimen Super-Kamiokande. Tim ahli-ahli
fisika yang terdiri dari kurang lebih 120 orang dari berbagai negara termasuk
AS, Jepang, Jerman, dan Polandia tersebut melakukan penelitian terhadap
data-data yang dikumpulkan selama setahun oleh sebuah laboratorium penelitian
neutrino bawah tanah di Jepang.
Jika laporan ini
terbukti benar dan dapat dikonfirmasi kembali oleh tim lainnya maka akan
membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa teori fisika, terutama
pembahasan mengenai interaksi partikel dasar, teori asal mula daripada alam
semesta ini serta problema kehilangan massa (missing mass problem) maupun teori
neutrino matahari.
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 para fisikawan karena kemisteriusannya. Neutrino
juga merupakan salah satu bangunan dasar daripada 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.
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.
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
rasa (flavor), 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.
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 (photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim
Kamiokande ini menemukan bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa.
Karena bias 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 standard,
meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak bermassa. Jika penemuan neutrino
bermassa terbukti benar maka boleh jadi akan membuat teori model standard
tersebut harus dikoreksi.
Penemuan neutrino
bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni kosmologi. Penemuan ini
diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan massa pada alam semesta kita ini
(missing mass problem). Telah sejak lama para ahli fisika selalu dihantui
dengan 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.
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 daripada neutrino yang bermassa. Menurut teori dentuman
besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula 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 1965 menemukan sisa-sisa gelombang mikro 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 mempengaruhi ekspansi alam semesta. Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata
neutrino memiliki massa.
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 mempengaruhi 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, dimana 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 segelintir 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.
modern.
No comments:
Post a Comment