Neutrino menjadi sorotan setelah fisikawan Francis Halzen meraih Nobel Fisika 2026 atas kontribusinya dalam pengembangan IceCube Neutrino Observatory dan penemuan neutrino berenergi tinggi yang berasal dari sumber astrofisika. Observatorium tersebut menggunakan es di Antarktika untuk mendeteksi jejak interaksi neutrino dari luar angkasa.
Lantas, apa itu partikel hantu, mengapa neutrino sulit dideteksi, dan bagaimana ilmuwan memanfaatkannya untuk mempelajari alam semesta? Melansir dari laman NASA dan IceCube Master Class, berikut penjelasannya.
Apa Itu Partikel Hantu?
Partikel hantu adalah sebutan populer untuk neutrino, salah satu partikel fundamental yang menjadi bagian dari dunia fisika subatomik. Neutrino memiliki massa yang sangat kecil dan tidak membawa muatan listrik sehingga tidak terpengaruh oleh medan listrik maupun magnet seperti partikel bermuatan.Neutrino bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya dan sangat jarang berinteraksi dengan materi. Karakteristik inilah yang membuat partikel tersebut sulit diamati secara langsung.
Neutrino berinteraksi melalui gaya nuklir lemah sehingga interaksinya dengan materi sangat jarang terjadi yang membuat sebagian besar neutrino dapat melintasi tubuh manusia, Bumi, bahkan benda-benda padat tanpa meninggalkan jejak yang mudah dideteksi.
Julukan partikel hantu menggambarkan sifatnya yang seolah-olah dapat menembus materi tanpa terlihat.
Asal Neutrino Ditemukan
Neutrino ditemukan dalam berbagai proses alam maupun eksperimen fisika. Partikel ini dihasilkan oleh reaksi nuklir di Matahari, interaksi sinar kosmik dengan atmosfer Bumi, serta sejumlah peristiwa berenergi tinggi di alam semesta.Neutrino juga dapat berasal dari objek astrofisika ekstrem, seperti supernova dan lingkungan di sekitar lubang hitam. Dalam kondisi tertentu, partikel ini membawa informasi mengenai proses yang terjadi di wilayah yang sulit diamati menggunakan cahaya biasa.
Neutrino dapat lolos dari lingkungan yang sangat padat dan tidak tembus cahaya. Karena tidak membawa muatan listrik, lintasannya juga tidak dibelokkan oleh medan magnet seperti yang dialami partikel bermuatan.
Karakteristik tersebut membuat neutrino berguna sebagai pembawa pesan kosmik. Dengan mempelajari arah dan energi neutrino yang terdeteksi, ilmuwan dapat menelusuri kemungkinan sumbernya dan mempelajari proses fisika yang berlangsung di sana.
Alasan Neutrino Sulit Dideteksi
Ada beberapa karakteristik yang membuat neutrino sulit diamati.1. Tidak memiliki muatan listrik
Neutrino bersifat netral sehingga tidak berinteraksi dengan medan elektromagnetik seperti partikel bermuatan. Sifat ini membantu neutrino melintasi ruang angkasa tanpa mengalami pembelokan akibat medan magnet.2. Massanya sangat kecil
Neutrino memiliki massa yang sangat kecil dibandingkan banyak partikel fundamental lainnya. Meskipun demikian, massa neutrino tidak sama dengan nol.3. Jarang berinteraksi dengan materi
Alasan utama neutrino sulit dideteksi adalah kemungkinannya berinteraksi dengan materi sangat kecil. Sebagian besar partikel ini melewati detektor tanpa meninggalkan sinyal.Bagaimana Ilmuwan Mendeteksi Partikel Hantu?
Untuk mengamati neutrino, ilmuwan membutuhkan detektor khusus berukuran besar yang dirancang untuk menangkap jejak interaksi partikel tersebut.Salah satu fasilitas utamanya adalah IceCube Neutrino Observatory yang berada di bawah lapisan es Antarktika, dekat Kutub Selatan. Observatorium ini memanfaatkan sekitar satu kilometer kubik es sebagai media untuk mendeteksi interaksi neutrino.
Ketika neutrino berinteraksi dengan materi di dalam atau di sekitar detektor, interaksi tersebut dapat menghasilkan partikel bermuatan, misalnya muon. Partikel sekunder ini kemudian menghasilkan cahaya kebiruan yang dikenal sebagai radiasi Cherenkov saat bergerak melalui es.
Sensor optik IceCube menangkap cahaya tersebut. Ilmuwan selanjutnya menganalisis pola sinyal untuk memperkirakan arah datang dan energi neutrino yang memicu interaksi. Dengan cara ini, ilmuwan berusaha mencari keberadaan neutrino dan mengungkap asal-usulnya.
Apa Hubungan Partikel Hantu dengan Nobel Fisika 2026?
Neutrino berenergi tinggi menjadi salah satu fokus penting dalam astronomi modern. Partikel ini dapat membawa informasi dari lingkungan kosmik yang sangat ekstrem dan membantu ilmuwan mempelajari proses yang tidak selalu dapat dijelaskan hanya melalui pengamatan cahaya.
Pada 2026, Francis Halzen dianugerahi Nobel Fisika atas kontribusinya dalam pengembangan IceCube Neutrino Observatory dan penemuan neutrino berenergi tinggi yang berasal dari sumber astrofisika.
Salah satu tonggak penting penelitian ini terjadi pada 22 September 2017. IceCube mendeteksi neutrino berenergi tinggi yang datang dari arah sebuah inti galaksi aktif atau active galactic nucleus (AGN). Pengamatan lanjutan menemukan bahwa objek tersebut, yang diamati melalui sinar gamma, sedang mengalami peningkatan aktivitas.
Temuan itu memberikan bukti penting mengenai hubungan antara sumber sinar gamma dan neutrino astrofisika. Informasi tersebut memperkuat penggunaan neutrino sebagai sarana untuk menyelidiki objek-objek berenergi tinggi di alam semesta.
Penelitian neutrino astrofisika melalui IceCube menjadi fondasi penting bagi perkembangan bidang astronomi neutrino. (Adinda Kinanthi)
