Mengagumi Kecanggihan dan Peran Super-Kamiokande di Jepang

Foto oleh Claire dari Flickr

Neutrino, electron neutrino, adalah sebuah partikel dasar dari subatomik lepton yang tidak memiliki muatan listrik. Partikel ini jauh lebih kecil dari atom, namun paling melimpah sekaligus misterius di alam semesta kita. Setiap detiknya, ada 65 miliar neutrino melewati setiap sentimeter persegi dari tubuh kita dan juga Bumi.

Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya, neutrino tidak membawa muatan listrik, yang berarti mereka tidak dapat terpengaruh oleh gaya elektromagnetik yang bekerja pada partikel bermuatan, seperti elektron dan proton. Karena ukuran mereka yang super kecil, bahkan lebih kecil dari atom, maka sebagian besarnya tidak terganggu oleh materi saat berpindah tempat,

Hal itulah yang membuat neutrino menjadi sangat sulit untuk dideteksi. Semakin sulit sebuah partikel dideteksi, maka perlu sebuah detektor harus semakin masif dan canggih. Jadi, Super-Kamiokande, di Jepang, pun dibuat sebagai salah satu observatorium yang khusus mendeteksi neutrino.

Foto oleh Claire dari Flickr

Super-Kamiokande, atau juga disebut Super-K, terletak 1.000 meter di bawah tanah, di Tambang Mozumi, Kamioka Hida. Dirancang untuk mencari peluruhan proton, mempelajari tenaga surya, dan neutrino pada atmosfer, serta mengawasi supernova di Galaksi Bima Sakti. Observatorium itu dibangun di bawah tanah untuk mengisolasi detektor dari sinar kosmik dan radiasi latar lainnya.

Selain itu, observatorium juga terdiri dari 50.000 ton air murni dalam tangki stainless steel silinder yang tingginya 41,4 meter, dengan diameter 39,3 meter. Tempat ini dikelilingi oleh 11.146 tabung photomultiplier (PMT).

Ketika neutrino berinteraksi dengan elektron atau inti air, ia akan menghasilkan partikel bermuatan yang bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya di dalam air. Ini kemudian menciptakan kerucut cahaya yang dikenal sebagai radiasi Cherenkov, yang setara optik dengan ledakan sonik. Lampu Cherenkov diproyeksikan sebagai cincin di dinding detektor dan direkam oleh PMT. Pola yang berbeda dari cahaya ini pun akan memberikan informasi tentang arah neutrino yang masuk.

Sejak awal pembangunannya, Super-K mulai beroperasi pada tahun 1996. Sekarang, tempat ini dapat menahan hingga lima belas kali air dan sepuluh kali lebih banyak PMT dibandingkan dengan pendahulunya, Observatorium-Kamiokande.

Hanya berselang dua tahun setelah beroperasi, observatorium mencetak keberhasilan pertama, yang menjadi bukti dari osilasi neutrino. Ini menjadi pengamatan eksperimental pertama yang mendukung teori bahwa neutrino memiliki massa bukan nol (sebagaimana telah dispekulasikan oleh para ahli teori selama bertahun-tahun). Pada 23 Februari 1987, untuk pertama kalinya, Super-Kamiokande juga mendeteksi neutrino dari ledakan supernova yang terjadi di Awan Magellan Besar. Pengamatan ini kemudian menegaskan bahwa teori ledakan supernova itu benar dan merupakan awal era baru dalam astronomi neutrino.