Pada Februari 2023, sebuah detektor partikel kosmik yang terletak jauh di kedalaman Laut Mediterania mencatat kedatangan sebuah neutrino dengan energi kira-kira 20 hingga 30 kali lebih besar dari neutrino mana pun yang pernah didokumentasikan sebelumnya. Diberi label KM3-230213A, partikel ini memiliki energi terhitung sebesar 220 petaelectronvolts (PeV), jauh lebih besar dari 10 PeV yang dimiliki neutrino paling energetik sebelumnya. Temuan ini memicu banyak kegembiraan di kalangan fisikawan, namun juga menimbulkan banyak pertanyaan.
Neutrino adalah partikel paling melimpah di alam semesta yang memiliki massa. Mereka merupakan jenis partikel fundamental, yang berarti mereka tidak terurai menjadi konstituen yang lebih kecil, dan karenanya sangat kecil dan ringan. Bahkan, mereka adalah yang paling ringan di antara semua partikel subatomik yang memiliki massa. Neutrino juga tidak memiliki muatan (tidak seperti, misalnya, elektron, jenis partikel fundamental lain, yang bermuatan negatif). Akibatnya, neutrino hanya sangat jarang berinteraksi dengan materi lain; seringkali mereka akan langsung melewatinya tanpa mengubahnya. Faktanya, triliunan neutrino yang melintas di antariksa telah melewati tubuh Anda sejak Anda mulai membaca artikel ini. Oleh karena itu neutrino terkadang disebut sebagai “partikel hantu.”
Bagi fisikawan partikel, deteksi neutrino yang sangat energetik ini hanya dapat dijelaskan dalam dua cara: Entah KM3-230213A adalah bukti dari proses kosmik, mungkin yang belum pernah disaksikan sebelumnya, dengan potensi untuk mengubah pemahaman kita tentang neutrino; atau ia hanyalah sebuah kesalahan pengukuran yang mengecewakan. Para peneliti pun segera bekerja untuk mencari tahu penjelasan mana yang benar.
Kini tampaknya ada jawabannya. Sebuah studi komprehensif yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review X membandingkan data KM3-230213A dengan basis data informasi partikel hantu lain yang telah terdeteksi. Setelah menganalisis data yang tersedia, para ilmuwan yakin bahwa neutrino ultra-energetik yang luar biasa ini bukanlah ilusi statistik.
Tapi Dari Mana Ia Berasal?
Sama seperti sebuah batu tidak dapat menggambarkan sifat sebuah gunung, sebuah neutrino 220 PeV saja tidak cukup berguna untuk menjelaskan fenomena yang menghasilkannya. Seperti yang diakui dalam makalah tersebut, dengan informasi yang tersedia, tidak mungkin untuk “mengambil kesimpulan pasti apakah observasi ini mengisyaratkan komponen baru berenergi sangat tinggi dalam spektrum.”
Namun jika ada rekaman lain dari neutrino dengan energi serupa, ini akan menjadi kemajuan substansial dengan mengisyaratkan bahwa ada fenomena lain yang sebelumnya tak terlihat di luar sana. “Ini bisa berarti kita melihat neutrino kosmogenik untuk pertama kalinya, yang dihasilkan ketika sinar kosmik berinteraksi dengan latar belakang gelombang mikro kosmik, atau bisa juga menunjuk pada jenis sumber astrofisika baru,” kata studi tersebut.
Energi neutrino 2023 tersebut juga menunjukkan bahwa ia mungkin dipancarkan oleh salah satu akselerator kosmik kuat yang kita ketahui di alam semesta: semburan sinar gamma atau supernova, atau mungkin jet relativistik—aliran plasma yang dipancarkan dari sekitar lubang hitam. Sebaliknya, banyak neutrino yang terdeteksi di Bumi adalah neutrino atmosfer, yang dihasilkan dari dampak sinar kosmik yang menghantam atom-atom di atmosfer Bumi, dan jauh kurang energetik. Mereka adalah partikel yang sama, tetapi asal-usul yang mungkin mempengaruhi energi mereka.
Berbagai cabang ilmu pengetahuan menggunakan dan mempelajari neutrino untuk alasan yang berbeda. Karena neutrino melintasi alam semesta tanpa dibelokkan atau diserap, mereka dapat memberikan informasi berharga tentang peristiwa kosmik yang sangat jauh. Beberapa ilmuwan menganggapnya sebagai “pelapor dari alam semesta” yang, dari waktu ke waktu, melakukan perjalanan ke Bumi dengan data yang jika tidak demikian akan hilang.
Cerita ini awalnya muncul di WIRED en Español dan telah diterjemahkan dari bahasa Spanyol.