ScienceDaily (Nov. 3, 2010) – Hasil dari sebuah eksperimen fisika dari Fermilab yang terkemuka sepertinya memastikan keberadaan dari sebuah penemuan aneh yang sudah berusia 20 tahun, yang melubangi model standard, yang mengarah kepada adanya sebuah partikel elementer yang baru: sebuah flavour keempat dari neutrino.
Hasil-hasil baru ini kemudian lebih jauh lagi menjelaskan tentang pelanggaran dari simetri fundamental alam semesta, yang beranggapan bahwa partikel anti-materi bertingkah laku sama dengan materi.
Neutrino adalah partikel elementer yang netral dan berasal dari peluruhan radioaktif dari partikel-partikel lain. “Flavours” yang lain dari neutrino adalah pasangan netral dari electron dan sepupu-sepupunya yang lebih besar, muon dan tau. Apapun flavour asli dari neutrino, partikel tersebut secara terus menerus berpindah-pindah tipe flavour dari satu ke yang lain dalam sebuah fenomena yang dinamakan “neutrino flavour oscillation.”
Sebuah neutrino electron dapat berubah menjadi neutrino muon, dan kemudian kembali menjadi neutrino electron lagi. Ilmuwan percaya bahwa terdapat tiga flavour dari neutrino. Dalam eksperimen Mini Booster Neutrino Experimen ini, disingkat MiniBooNE, ilmuwan mendeteksi adanya perpindahan (osilasi) yang lebih daripada yang diprediksi jika hanya ada tiga flavour.
“Hasil-hasil ini merujuk kepada adanya entah sebuah partikel baru atau gaya-gaya yang belum pernah kita bayangkan sebelumnya” ujar Byron Roe, prosessor emeritus di Departemen Fisika University of Michigan, dan seorang pengarang dari sebuah karya ilmiah tentang hasil-hasil ini yang baru-baru ini dipublikasi secara online lewat Physical Review Letters.
“Penjelasan paling sederhana melibatkan penambahan sebuah partikel mirip neutrino, atau neutrino steril, yang tidak memiliki interaksi lemah yang normal ada pada neutrino.”
Ketiga tipe yang diketahui dari neutrino berinteraksi dengan materi utamanya melalui gaya nuklir lemah (weak nuclear force), yang menyebabkan mereka sulit dideteksi. Dan karena itu telah dihipotesiskan bahwa flavour keempat ini tidak akan berinteraksi melalui gaya lemah, yang membuatnya semakin sulit ditemukan.
“Keberadaan dari neutrino steril ini dapat membantu untuk menjelaskan komposisi dari alam semesta,” ujar William Louis, seorang ilmuwan di Los Alamos National Laboratory yang merupakan murid S3 dari Roe apada U-M dan terlibat dalam eksperimen MiniBooNE.
“Ahli fisika dan ahli astronomi sedang mencari neutrino steril karena mereka dapat menjelaskan beberapa atau bahkan semua dari materi gelap (dark matter) di alam semesta,” kata Louis. “neutrino steril mungkin juga dapat membantu untuk menjelaskan asimetri materi pada alam semesta, atau mengapa alam semesta terdiri utamanya dari materi, bukan antimateri.”
Eksperimen MiniBooNE, sebuah kolaborasi dari 60 ilmuwan pada beberapa institusi, dilakukan di Fermilab untuk memeriksa hasil dari eksperimen Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), yand dimulai pada tahun 1990. LSND adalah eksperimen pertama untuk mendeteksi lebih banyak osilasi neutrino daripada yang sudah diprediksi oleh model standard.
Hasil awal dari MiniBooNE beberapa tahun yang lalu, berdasarkan data dari sebuah tembakan neutrino (buka, tembakan antineutrino), tidak mendukung hasil dari LSND. Meskipun, eksperimen LSND dilakukan dengan menggunakan tembakan antineutrino, sehingga hal itu merupakan langkah berikutnya bagi MiniBooNE.
Hasil-hasil baru ini didasarkan pada data dari tiga tahun pertama pada percobaan dengan tembakan antineutrino, dan mereka memberikan hasil yang sangat berbeda dari hasil sebelumnya. Data tembakan antineutrino MiniBooNE ternyata mendukung hasil dari temuan LSND. Dan fakta bahwa eksperimen MiniBooNE menghasilkan hasil yang berbeda untuk antineutrino dan neutrino, secara khusus memukau para ahli fisika.
“fakta bahwa kita melihat pengaruh ini pada antineutrino, dan tidak pada neutrino membuatnya menjadi semakin aneh,” ujar Roe. “Hasil ini bermakna bahwa penambahan yang lebih serius pada model standard kita akan diperlukan dibandingkan yang dipikirkan dari hasil pertama LSND”
Hasil ini seperti melanggar “charge-parity symmetry” dari alam semesta, yang menyatakan bahwa hukum fisika berjalan dengan cara yang sama pada partikel dengan pasangan partikelnya. Pelanggaran dari simetri ini hanya bisa sebelumnya dilihat pada peluruhan yang langka, tapi bukan dari neutrino, ujar Roe.
Meskipun hasi-hasil ini secara statistic signifikan dan memang mendukung hasil LSND, para peneliti berhat-hati dengan menyatakan bahwa mereka membutuhkan hasil dari rentang waktu yang lebih panjang, atau eksperimen tambahan sebelum para ahli fisika dapat meninggalkan hasil prediksi dari model standard
Karya ilmiah ini dinamakan “Event Excess in the MiniBooNE Search for ?? ???? e Oscillations.” Yang akan dipublikasi pada edisi terbaru dari Physical Review Letters.
Penelitian ini didanai oleh Fermilab, Department of Energy, dan National Science Foundation.
Sumber :
No comments:
Post a Comment