Neutrinos adalah zarah-zarah subatomus yang sukar dicipta dalam pelbagai jenis proses nuklear. Nama mereka, yang bermaksud "sedikit neutral," merujuk kepada fakta bahawa mereka tidak membawa caj elektrik. Daripada empat angkatan asas di alam semesta, neutrinos hanya berinteraksi dengan dua graviti dan kekuatan yang lemah, yang bertanggungjawab terhadap peluruhan atom radioaktif. Setelah hampir tiada jisim, mereka berpindah melalui kosmos pada hampir kelajuan cahaya.
Neutrino tidak terhitung jumlahnya berlaku pecahan sesaat selepas Big Bang. Dan neutrino baru dicipta sepanjang masa: di dalam hati bintang-bintang nuklear, dalam pemecut zarah dan reaktor atom di Bumi, semasa keruntuhan letupan supernova dan apabila unsur-unsur radioaktif mereput. Ini bermakna, rata-rata, 1 bilion kali lebih neutrino daripada proton di alam semesta, menurut ahli fizik Karsten Heeger dari Yale University di New Haven, Connecticut.
Meskipun begitu, neutrinos sebahagian besarnya kekal sebagai misteri kepada ahli fizik kerana zarah sangat sukar untuk ditangkap. Stream Neutrinos melalui kebanyakan perkara seolah-olah mereka adalah sinar cahaya melalui tingkap telus, hampir tidak berinteraksi dengan segala-galanya yang wujud. Kira-kira 100 bilion neutrinos melepasi setiap sentimeter persegi badan anda pada masa ini, walaupun anda tidak akan merasakan sesuatu.
Menemui zarah yang tidak kelihatan
Neutrinos mula-mula diangkat sebagai jawapan kepada teka-teki saintifik. Pada akhir abad ke-19, para penyelidik membingungkan mengenai fenomena yang dikenali sebagai kerosakan beta, di mana nukleus di dalam atom spontan memancarkan elektron. Pereputan beta seolah-olah melanggar dua undang-undang fizikal asas: pemuliharaan tenaga dan pemuliharaan momentum. Dalam kerosakan beta, konfigurasi zarah akhir sepertinya mempunyai sedikit tenaga yang sedikit, dan proton masih berdiri dan bukannya ditetap di arah yang bertentangan dengan elektron. Tidak sampai 1930 ahli fizik Wolfgang Pauli mencadangkan idea bahawa zarah tambahan mungkin terbang keluar dari nukleus, dengan membawa tenaga dan momentum yang hilang.
"Saya telah melakukan satu perkara yang mengerikan, saya telah mempostulasikan satu zarah yang tidak dapat dikesan," kata Pauli kepada seorang rakan, merujuk kepada fakta bahawa neutrino hipotesisnya begitu hantu sehingga ia tidak akan berinteraksi dengan apa-apa dan tidak akan mempunyai jisim .
Lebih dari seperempat abad kemudian, ahli fizik Clyde Cowan dan Frederick Reines membina pengesan neutrino dan meletakkannya di luar reaktor nuklear di loji kuasa Sungai Savannah atom di Carolina Selatan. Percubaan mereka berjaya merampas beberapa ratusan triliun neutrino yang terbang dari reaktor, dan Cowan dan Reines dengan bangganya menghantar Pauli sebuah telegram untuk memberitahunya pengesahan mereka. Reines akan memenangi Hadiah Nobel dalam Fizik pada 1995 - pada masa itu, Cowan telah meninggal dunia.
Tetapi sejak itu, neutrinos terus menentang jangkaan saintis.
Matahari menghasilkan jumlah neutrino yang membombardir Bumi. Pada pertengahan abad ke-20, para penyelidik membina pengesan untuk mencari neutrino ini, tetapi eksperimen mereka terus menunjukkan percanggahan, mengesan hanya kira-kira sepertiga daripada neutrino yang telah diramalkan. Sama ada sesuatu yang salah dengan model astronomi dari matahari, atau sesuatu yang pelik berlaku.
Fizik akhirnya menyedari bahawa neutrinos mungkin datang dalam tiga perisa yang berbeza, atau jenis. Neutrino biasa dipanggil neutrino elektron, tetapi dua perisa lain juga wujud: muon neutrino dan tau neutrino. Ketika mereka melewati jarak antara matahari dan planet kita, neutrinos berayun di antara tiga jenis ini, sebab itulah eksperimen awal - yang hanya dirancang untuk mencari satu rasa - terus hilang dua pertiga dari jumlah total mereka.
Tetapi hanya zarah-zarah yang mempunyai massa boleh menjalani ayunan ini, bercanggah dengan idea-idea awal bahawa neutrino tidak beramai-ramai. Walaupun saintis masih tidak tahu massa yang tepat dari ketiga-tiga neutrinos, eksperimen telah menentukan bahawa yang paling berat adalah sekurang-kurangnya 0.0000059 kali lebih kecil daripada jisim elektron.
Peraturan baru untuk neutrinos?
Pada tahun 2011, para penyelidik di Projek Pengeluaran yang menggunakan percubaan Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) di Itali menyebabkan sensasi di seluruh dunia dengan mengumumkan bahawa mereka telah mengesan neutrinos yang bergerak lebih laju daripada kelajuan cahaya - sebuah usaha yang seharusnya mustahil. Walaupun dilaporkan secara meluas dalam media, hasilnya disambut dengan banyak keraguan dari masyarakat saintifik. Kurang dari setahun kemudian, ahli fizikal menyedari bahawa pendawaian yang salah telah meniru pencapaian yang lebih cepat daripada cahaya, dan neutrinos kembali ke alam zarah yang mematuhi undang-undang kosmik.
Tetapi saintis masih banyak belajar tentang neutrino. Baru-baru ini, para penyelidik dari Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) di Fermi Makmal Pelancar Kebangsaan (Fermilab) berhampiran Chicago telah memberikan keterangan yang menarik bahawa mereka telah mengesan sejenis neutrino baru yang dipanggil neutrino steril. Temuan seperti ini menyokong anomali terdahulu yang dilihat pada Pengesan Neutrino Scintillator Liquid (LSND), percubaan di Makmal Nasional Los Alamos di New Mexico. Neutrinos steril akan menyinggung semua fizik yang diketahui kerana mereka tidak sesuai dengan apa yang dikenali sebagai Model Standard, rangka kerja yang menerangkan hampir semua zarah dan kuasa yang diketahui kecuali graviti.
Sekiranya keputusan baru MiniBooNE berlaku, "Itu akan menjadi lebih besar, iaitu di luar Model Standard, yang memerlukan zarah baru ... dan rangka kerja analisis yang menyeluruh," ahli fizik zarah Kate Scholberg dari Duke University memberitahu Live Science.
