Para saintis telah melihat zarah "hantu" bertenaga tinggi yang sangat kecil yang disebut neutrino yang terbang melalui ais Antartika dan mengesan asal-usulnya kembali ke kilauan tertentu, mereka mengumumkan hari ini, 12 Julai.
Ahli fizik sangat gembira dengan kerja detektif yang telah memberitahu mereka tentang tempat kelahiran neutrino. Tapi apa itu neutrino, dan mengapa ia penting dari mana asalnya?
Neutrino adalah zarah subatomik sekecil elektron, tetapi tanpa sebarang cas. Para saintis tahu bahawa neutrino mempunyai sedikit jisim, tetapi mereka tidak dapat menentukan berapa sedikit. Hasilnya adalah bahawa neutrino cenderung memberi masalah lain kepada bahu yang sejuk: Mereka tidak sering berinteraksi dengan persekitarannya, yang menyukarkan para saintis. [Menelusuri Neutrino ke Sumbernya: Penemuan dalam Gambar]
Walaupun begitu, mereka berada di mana-mana - badan anda dihantam oleh sekitar 100 trilion neutrino setiap saat. Dan para saintis berpendapat bahawa zarah-zarah aneh itu dapat menjadi kunci kepada beberapa misteri terbesar mengenai alam semesta, termasuk mengapa jirim berjaya mengatasi antimateri pada awal selepas Big Bang.
"Neutrinos sangat mengagumkan," kata Kate Scholberg, ahli fizik zarah di Universiti Duke di North Carolina, kepada Space.com. Dia berat sebelah, kerana dia menghabiskan kariernya untuk mempelajari perkara-perkara kecil, tetapi itu tidak membuatnya salah. "Kita harus memahaminya jika kita mahu memahami semuanya."
Penyelidikan baru adalah langkah kecil bagi para saintis yang berharap dapat melakukan hal itu. Penemuan itu bermula di Observatorium IceCube Neutrino berhampiran Kutub Selatan pada bulan September. Jauh di dalam lapisan ais Antartika, sekumpulan pengesan menelusuri jalur neutrino tunggal dalam 3D.
Jalannya cukup jelas sehingga ahli fizik dapat mengikuti perjalanan neutrino ke belakang dalam garis lurus melintasi alam semesta. Tidak sampai satu minit, mereka meminta para astronom di seluruh dunia untuk memutar teleskop mereka ke wilayah langit itu dan perhatikan jika mereka melihat sesuatu yang menarik. Dan mereka pasti - ada blazar, sumber cahaya bertenaga tinggi yang disebut sinar gamma, di kawasan yang sama, dan para saintis dapat mengesahkan blazar sebagai sumber neutrino.
Prosesnya mungkin kerana neutrino, seperti foton cahaya, dapat melintasi jarak yang sangat besar di alam semesta dalam garis lurus, tanpa ditarik dari arahnya. Jenis zarah bertenaga tinggi yang lain tidak dapat melakukannya kerana ia dicas. "Mereka datang berebut di sini," kata Greg Sullivan, seorang ahli fizik di University of Maryland yang bekerja dengan Balai Cerap Neutrino IceCube dan yang terlibat dalam penyelidikan baru itu, kepada Space.com. "Kami tidak dapat mengesan mereka kembali ke tempat asal mereka."
Tantangan ini telah membuat para saintis menjengkelkan selama sekitar satu abad, kerana ini bermaksud mereka tidak dapat mengenal pasti jenis objek apa yang membuat jenis partikel bermuatan tinggi. Kekecewaan itu mendorong para saintis untuk membuka IceCube, satu-satunya pengesan neutrino yang cukup besar untuk menangkap zarah bertenaga tinggi yang lahir di luar galaksi kita, pada tahun 2010.
"Neutrinos menepati janji untuk beberapa saat dapat memetakan langit seperti yang anda lakukan dengan cahaya tetapi pada tenaga yang lebih tinggi," kata Sullivan. "Kami dapat mengajukan pertanyaan atau mencoba menjawab pertanyaan yang tidak dapat Anda lakukan sebaliknya."
Neutrin tenaga rendah sudah dimanfaatkan oleh ahli astronomi melalui rangkaian yang dikendalikan oleh Scholberg yang sedang menunggu untuk menggunakan ledakan neutrino untuk melihat supernova keruntuhan teras seterusnya di Bima Sakti.
Supernova semacam itu terakhir kali diperhatikan pada tahun 1987, sebelum wujudnya alat pengesan neutrino moden. Tetapi ketika yang berikutnya meletup, Scholberg dan rakannya ingin menggunakan ledakan neutrino untuk memberi amaran kepada para astronom pada waktunya untuk menangkap tanda cahaya. Neutrinos sendiri juga akan memberitahu para saintis mengenai apa yang berlaku semasa acara tersebut. "Anda sebenarnya dapat melihat lubang hitam dilahirkan di neutrino," kata Scholberg.
Itu, seperti penyelidikan blazar baru, akan menjadi kejayaan dalam apa yang para saintis sebut sebagai astronomi multimessenger, yang menggunakan dua atau lebih kategori data yang berbeza, seperti foton cahaya, neutrino dan gelombang graviti. Lebih banyak jenis data bermaksud lebih banyak maklumat keseluruhan mengenai apa yang berlaku.
"Ini seperti teka-teki besar dan kami berusaha mengisi kepingannya," kata Sullivan. "Dengan melihat gambar dalam kedua-dua tenaga dan zarah yang berlainan, kita dapat benar-benar berusaha memahami fizik dari apa yang berlaku."
Tetapi Sullivan dan rakan-rakannya tidak berpuas hati untuk berhenti pada pengumuman hari ini. "Ini hanya langkah pertama," katanya, sambil menambah bahawa ahli fizik berharap dapat membina alat pengesan neutrino yang lebih besar daripada IceCube. "Kami mempunyai banyak lagi di luar sana untuk belajar dan melihat."
