Awal tahun ini, pasukan saintis antarabangsa mengumumkan bahawa mereka telah menemui neutrino - zarah-zarah kecil dengan jisim yang sama kecil tetapi bukan sifar - bergerak lebih pantas daripada kelajuan cahaya. Seorang ahli fizik yang menjawab panggilan tersebut ialah Dr. Ramanath Cowsik. Dia menemui kelemahan yang berpotensi membawa maut dalam eksperimen yang mencabar keberadaan lebih cepat daripada neutrino ringan.
Neutrinos superluminal (lebih cepat daripada cahaya) adalah hasil percubaan OPERA, kerjasama antara makmal fizik CERN di Geneva, Switzerland, dan Laboratori Nazionali del Gran Sasso di Gran Sasso, Itali.
Eksperimen ini menjadualkan neutrino ketika mereka menempuh perjalanan sejauh 730 kilometer (sekitar 450 batu) melalui Bumi dari titik asal mereka di CERN ke pengesan di Gran Sasso. Pasukan terkejut apabila mendapati bahawa neutrino tiba di Gran Sasso 60 nanodetik lebih cepat daripada yang mereka miliki sekiranya mereka bergerak dengan kelajuan cahaya dalam keadaan hampa. Pendek kata, mereka kelihatan superluminal.
Hasil ini menimbulkan masalah untuk fizik atau kejayaan. Menurut teori relativiti khas Einstein, mana-mana zarah dengan jisim dapat mendekati kelajuan cahaya tetapi tidak dapat mencapainya. Oleh kerana neutrino mempunyai jisim, neutrino superluminal tidak boleh wujud. Tetapi, entah bagaimana, mereka berjaya.
Tetapi Cowsik mempersoalkan genesis neutrino. Eksperimen OPERA menghasilkan neutrino dengan membanting proton menjadi sasaran pegun. Ini menghasilkan denyut nadi pion, zarah tidak stabil yang secara magnetik difokuskan ke dalam terowong di mana mereka merosot menjadi neutrino dan muon (satu lagi zarah unsur kecil). Muon tidak pernah melangkah lebih jauh dari terowong, tetapi neutrino, yang dapat melewati materi seperti hantu melewati dinding, terus menuju Gran Sasso.
Cowsik dan pasukannya melihat dengan teliti langkah pertama percubaan OPERA ini. Mereka menyiasat sama ada "pion pereputan akan menghasilkan neutrino superluminal, dengan asumsi tenaga dan momentum dijimatkan," katanya. Neutrin OPERA mempunyai banyak tenaga tetapi jisim yang sangat sedikit, jadi persoalannya ialah apakah mereka benar-benar dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya.
Apa yang dijumpai oleh Cowsik dan pasukannya adalah bahawa jika neutrino yang dihasilkan dari peluruhan pion bergerak lebih cepat daripada cahaya, jangka hayat pion akan menjadi lebih lama dan setiap neutrino akan membawa pecahan lebih kecil dari tenaga yang dibagikannya dengan muon. Dalam kerangka fizik sekarang ini, neutrino superluminal sangat sukar dihasilkan. "Apatah lagi," jelas Cowsik, "kesukaran ini hanya akan meningkat apabila tenaga pion bertambah.
Terdapat pemeriksaan eksperimental kesimpulan teori Cowsik. Kaedah CERN menghasilkan neutrino digandakan secara semula jadi ketika sinar kosmik melanda atmosfer Bumi. Sebuah observatorium yang disebut IceCube didirikan untuk memerhatikan neutrino yang terjadi secara semula jadi di Antartika; ketika neutrino bertabrakan dengan zarah-zarah lain, mereka menghasilkan muon yang meninggalkan jejak kilatan cahaya ketika mereka melewati blok ais yang tebal hampir 2.5 kilometer (1.5 batu).
IceCube telah mengesan neutrino dengan tenaga 10.000 kali lebih tinggi daripada yang dihasilkan sebagai sebahagian daripada eksperimen OPERA, yang menyebabkan Cowsik menyimpulkan bahawa pion induk mereka mesti mempunyai tahap tenaga yang tinggi. Pengiraan pasukannya berdasarkan undang-undang pemuliharaan tenaga dan momentum menunjukkan bahawa jangka hayat pion tersebut harus terlalu lama untuk mereka merosot menjadi neutrino superluminal.
Seperti yang dijelaskan oleh Cowsik, pengesanan neutrino bertenaga tinggi oleh IceCube menunjukkan bahawa pion merosot mengikut idea standard fizik, tetapi neutrino hanya akan mendekati kelajuan cahaya; mereka tidak akan melaluinya.
Sumber: Pion Tidak Mahu Membusuk Neutrinos Tercepat
