Di kedalaman perairan Laut Mediterania, para fisikawan telah menemukan bukti partikel subatom hantu meluncur melalui ruang dengan kecepatan yang dahulu hanya bisa mereka impikan. “Apa yang kami temukan adalah, kami pikir, neutrino paling energik yang pernah tercatat di Bumi,” kata Paul de Jong, seorang fisikawan di Universitas Amsterdam dan juru bicara saat ini untuk kolaborasi global sekitar 350 ilmuwan yang terlibat dalam penemuan tersebut. Tim mengumumkan “neutrino energi ultratinggi” mereka pada hari Rabu, dalam sebuah makalah yang diterbitkan di jurnal Nature. Penemuan ini membawa fisikawan dan ahli astronomi satu langkah lebih dekat untuk memahami apa sebenarnya yang ada di luar sana yang mendorong partikel ke kecepatan yang tak terbayangkan. Pada konferensi pers pada hari Selasa, para peneliti menggambarkan penemuan ini sebagai sekilas tentang seperti apa alam semesta pada keadaan paling ekstrem. “Kami baru saja membuka jendela yang benar-benar baru,” kata Paschal Coyle, seorang fisikawan astropartikel di Pusat Fisika Partikel Marseille di Prancis. “Ini benar-benar sekilas pertama yang sangat menarik ke dalam rezim energi ini.” Neutrino terkenal sebagai sosok yang anti-sosial. Berbeda dengan sebagian besar partikel lainnya, mereka hampir tidak memiliki berat dan tidak membawa muatan listrik, sehingga mereka tidak secara teratur bertabrakan, menolak, atau berinteraksi dengan materi. Mereka mengalir melalui hampir segalanya – bagian dalam bintang, debu berputar dari galaksi, orang biasa – tanpa jejak. Dengan demikian tidak terhalang, neutrino menunjuk kembali ke asal-usul mereka, membuat mereka menjadi panduan yang sangat baik ke “akselerator kosmik” alami, namun belum diketahui, yang menciptakan mereka. Mereka juga sangat sulit ditemui, dan selama puluhan tahun ilmuwan telah bekerja untuk menjebak mereka dengan instrumen yang terletak jauh di pegunungan, di bawah danau beku, dan terkubur di es Antartika. Tetapi tidak ada neutrino yang tertangkap sebelumnya yang menyerupai apa pun seperti ini. Para ilmuwan menemukan neutrino energi ultratinggi menggunakan Teleskop Neutrino Kubik Kilometer, atau KM3NeT, yang masih dalam tahap konstruksi namun sudah beroperasi. Instrumen tersebut terdiri dari sepasang detektor beberapa mil di bawah permukaan Laut Mediterania, di lepas pantai Prancis dan Sisilia. Satu detektor – terdiri dari rangkaian bola penangkap cahaya, berjarak sekitar panjang lapangan sepak bola dan terkait dengan dasar laut – baru 10 persen dibangun ketika sepertiga sensor-sensornya menyala dengan kilatan karakteristik pengamatan neutrino. Detektor tidak melihat neutrino secara langsung. Sebaliknya, detektor menangkap jejak partikel subatom yang berbeda, yang dikenal sebagai muon, yang dibuat ketika neutrino menabrak batu atau air laut di dekatnya. Muon itu melaju dengan kecepatan kilat melalui KM3NeT, meninggalkan jejak foton biru terang di dalam kegelapan lautan. Dengan menggunakan pola cahaya, serta waktu kedatangannya di bagian berbeda dari grid, tim bisa menduga arah neutrino asli. Mereka juga memperkirakan bahwa neutrino membawa 220 juta miliar elektronvolt energi. Itu tidak lebih besar dari energi bola pingpong yang jatuh. Tetapi energi bola pingpong tersebar di atas ribuan miliar partikel. Di sini, tertekan dalam salah satu debu materi paling kecil di alam semesta kita, energi tersebut mencapai puluhan ribu kali lebih besar dari apa yang bisa dicapai oleh akselerator partikel terkemuka dunia, Large Hadron Collider di CERN. Teleskop mencatat neutrino energi ultratinggi pada bulan Februari 2023. Tetapi para peneliti membutuhkan dua tahun untuk menafsirkan dan menganalisis data, selama waktu itu mereka berayun antara kegembiraan dan keraguan. “Butuh waktu untuk terbenam, jujur,” kata Aart Heijboer, seorang astronom neutrino di Institut Nasional untuk Fisika Subatom di Belanda, pada konferensi pers hari Selasa. Seorang ilmuwan lain mengatakan bahwa energi partikel itu begitu ekstrem sehingga data totalnya merusak komputernya. Sebelum penemuan ini, neutrino tertinggi yang pernah terdeteksi berada sekitar 10 juta miliar elektronvolt. Rekor yang saat itu mengesankan itu ditetapkan pada tahun 2014 oleh Observatorium Neutrino IceCube, sebuah grid sensor cahaya yang lebih besar yang tertanam di es Antartika. Jarang bagi instrumen seperti KM3NeT untuk mendeteksi neutrino yang luar biasa sedemikian rupa begitu awal dalam hidupnya, yang menambah keraguan terhadap hasil tersebut. Erik Blaufuss, seorang fisikawan IceCube di Universitas Maryland yang menulis komentar yang sesuai di Nature pada hari Rabu, mengatakan bahwa ia pertama kali mendengar petunjuk tentang penemuan itu di konferensi musim panas lalu. “Saya pikir banyak ketidakpercayaan bahwa ini bisa nyata,” kata Dr. Blaufuss. “Dalam satu dekade pengamatan, kami belum pernah melihat apa pun seperti ini.” KM3NeT beruntung, menurut Naoko Kurahashi Neilson, seorang astrofisikawan di Universitas Drexel yang tidak resmi menjadi bagian dari tim teleskop tersebut namun memiliki status pengamat. “Ini bukti menakjubkan bahwa detektor mereka berfungsi dengan baik,” katanya, menambahkan bahwa deteksi satu neutrino saja “membuat banyak pertanyaan daripada menjawabnya.” Salah satu pertanyaan besar adalah jenis akselerator kosmik apa yang mungkin telah menghasilkan partikel-partikel energik seperti itu. Mungkin lubang hitam supermasif yang rakus menelan gas dan debu yang mengelilinginya. Atau mungkin ledakan gama kataklismik, bentuk cahaya energi tertinggi, yang terjadi ketika inti bintang runtuh pada dirinya sendiri. Proses-proses tersebut menghasilkan partikel bermuatan yang mungkin bertabrakan dengan materi di sekitarnya, menghasilkan hujan neutrino yang berlomba-lomba melintasi kosmos dan, kadang-kadang, ke teleskop di Bumi. Teori lain adalah bahwa partikel bermuatan tersebut berinteraksi dengan cahaya yang tersisa dari Dentuman Besar, menciptakan neutrino “kosmogenik” yang mungkin membawa rahasia tentang evolusi alam semesta. Tim KM3NeT akan bekerja untuk menentukan arah neutrino dengan lebih tepat, untuk lebih memperkirakan asal partikel tersebut. Dan saat teleskop mendekati penyelesaian pada tahun 2028, ilmuwan berharap bahwa lebih banyak neutrino dengan kepep yang sebanding mungkin terungkap. Menurut Dr. de Jong, penemuan ini menekankan pentingnya mencoba jenis deteksi baru, seperti akustik dan sensor radio, yang mungkin lebih mampu menangkap neutrino dengan energi ultratinggi. “Sekarang, kami tahu bahwa neutrino ini tidak hanya diprediksi,” katanya. “Mereka ada. Mereka nyata.”
