5 partikel misterius yang bersembunyi di bawah tanah
Detektor Xenon Bawah Tanah Besar di Tambang Homestake di South Dakota mungkin mengungkap partikel penyusun materi gelap. (Matt Kapust, Laboratorium Sanford)
Sementara penghancur atom terbesar di dunia sibuk menemukan partikel Higgs boson – mungkin untuk menjelaskan mengapa partikel lain memiliki massa – fisikawan diam-diam membangun laboratorium raksasa bawah tanah jauh di bawah bumi.
Tidak, para ilmuwan tidak menyembunyikan penjahat super James Bond berikutnya di bawah sana. Sebaliknya, mereka bekerja lebih dari satu mil di bawah kerak bumi untuk menemukan beberapa partikel yang paling sulit dipahami di alam semesta.
Lapisan batuan tersebut mungkin mengandung bukti kekuatan baru dan melindungi eksperimen rumit dari sinar kosmik dan partikel berenergi tinggi lainnya, sehingga memungkinkan partikel ultralangka menampakkan dirinya. Dari subpartikel hingga WIMP, berikut beberapa partikel misterius yang mungkin bersembunyi di bawah tanah.
Pecahan
Fisikawan sedang mencari kekuatan fundamental baru di dalam mantel bumi. Subpartikel, yang bertindak seperti foton dan partikel pembawa massa, mungkin bertanggung jawab atas interaksi putaran jarak jauh, sebuah gaya baru yang menyebabkan elektron dalam atom menyelaraskan putarannya dalam jarak yang jauh.
Untuk menemukan bukti adanya gaya baru ini, para peneliti memetakan kerapatan dan putaran elektron di dalam mantel bumi dan kini menyelidiki apakah elektron di bawah permukaan ini memengaruhi putaran neutron dan elektron dalam dua percobaan yang berjarak sekitar 3.000 mil. Jika elektron dalam mantel mengirimkan gaya ke partikel-partikel tersebut dalam percobaan laboratorium, maka frekuensi putarannya akan berubah. Kemudian gaya baru ini akan menggabungkan gravitasi, elektromagnetisme, dan gaya nuklir kuat dan lemah untuk menentukan perilaku alam semesta. (50 fakta menakjubkan tentang planet bumi)
Partikel materi gelap
Alam semesta dipenuhi dengan materi tak kasat mata yang disebut materi gelap, yang tarikan gravitasinya dianggap menjaga galaksi-galaksi agar tidak saling menjauh. Teori-teori terkemuka menyatakan bahwa materi gelap terdiri dari partikel masif yang berinteraksi lemah, atau WIMP, yang jarang berinteraksi dengan materi biasa.
Beberapa laboratorium, termasuk Detektor Large Underground Xenon (LUX) di Homestake, SD, mengandalkan kerak bumi untuk melindungi eksperimen dari sinar kosmik yang dapat meredam beberapa interaksi WIMP dengan atom biasa. Sejauh ini, jejak WIMP masih sangat sedikit, namun dengan beberapa percobaan yang sedang dilakukan, bukti WIMP mungkin akan terungkap dalam beberapa tahun mendatang.
Neutrino surya
Fisikawan di Laboratorium Nasional Gran Sasso, sebuah detektor partikel yang terkubur satu kilometer di bawah gunung Italia, telah menangkap neutrino matahari saat mereka mengubah jenis, atau “rasa”. Reaksi nuklir matahari menciptakan partikel-partikel tak bermuatan ini, namun teori-teori terkemuka menyatakan bahwa partikel-partikel tersebut mengubah rasa ketika mereka melakukan perjalanan ke Bumi. Akibatnya, fisikawan yang mencari rasa tertentu dari neutrino matahari telah mengukur lebih sedikit neutrino matahari dari rasa tersebut daripada yang mereka perkirakan.
Neutrino matahari jarang berinteraksi dengan materi, tetapi dengan menembakkan sinar partikel sejauh 454 mil (731 km) dari laboratorium fisika CERN ke laboratorium bawah tanah di Gran Sasso, fisikawan berhasil menangkap partikel tersebut saat mereka mengubah rasa. Temuan ini menegaskan bahwa neutrino memang mengubah rasa saat mereka menjauh dari matahari.
Menemukan geoneutrino
Neutrino dapat terbentuk di Matahari, namun juga dihasilkan dari unsur radioaktif di dalam mantel bumi. Lab Gran Sasso juga mengisolasi beberapa yang disebut geoneutrino, yang terbentuk ketika uranium radioaktif atau thorium meluruh. Partikel-partikel baru ini mungkin dapat menjelaskan seberapa besar jumlahnya panas terbentuk di dalam bumi, yang mendorong pergerakan lempeng tektonik. Untuk menangkap geoneutrino yang berasal dari mantel bumi, para peneliti menggunakan cairan berbasis minyak yang berkilau, atau memancarkan cahaya, ketika partikel subatom bertabrakan dengan cairan tersebut. Para peneliti mengidentifikasi geoneutrino karena mereka memancarkan positron diikuti oleh neutron ketika bertabrakan dengan atom-atom cairan, sehingga menghasilkan kilatan cahaya yang khas.
Peluruhan nukleon
Meskipun banyak partikel subatom yang meluruh menjadi partikel lain, sejauh ini belum ada yang berhasil menangkap peluruhan proton atau neutron yang menyusun inti atom. Peluruhan nukleon diprediksi oleh Grand Unified Theories yang mendambakannya jelaskan semuanya dalam fisika.
Untuk menemukan bukti peluruhan langka ini, para ilmuwan di Eksperimen Super-Kamiokande di bawah Gunung Kamioka di Jepang menghabiskan beberapa tahun untuk mencari peluruhan nukleon. Bahkan jika proton memerlukan waktu ratusan ribu juta triliun triliun (atau 10 pangkat 34) tahun untuk meluruh, detektor harus dapat menemukan setidaknya beberapa peristiwa ini. Namun sejauh ini Super K belum menemukan bukti peluruhan proton.
Hak Cipta 2013 Ilmu Hidup, sebuah perusahaan TechMediaNetwork. Seluruh hak cipta. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.
