Penemuan Terbaru di Bidang IPA
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.
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 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 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.
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.
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.