Fisikawan yang bekerja dengan eksperimen MicroBooNE telah secara pasti mengesampingkan keberadaan jenis neutrino keempat—sebuah neutrino “steril” hipotetis—dengan kepastian 95%. Temuan ini menutup bab besar dalam fisika partikel, menghilangkan salah satu penjelasan utama atas anomali yang diamati dalam eksperimen neutrino sebelumnya.
Apa Itu Neutrino dan Mengapa Penting?
Neutrino adalah partikel subatom fundamental yang dikenal karena sifatnya yang sulit dipahami. Tidak seperti kebanyakan materi, mereka berinteraksi sangat lemah sehingga mereka dapat melewati seluruh planet tanpa bertabrakan dengan satu atom pun. Model Standar fisika partikel, deskripsi terbaik terkini tentang bahan penyusun alam semesta, hanya memprediksi tiga jenis: elektron, muon, dan tau neutrino. Partikel-partikel ini diketahui berosilasi —berubah dari satu jenis ke jenis lainnya—tetapi beberapa percobaan sebelumnya menunjukkan perilaku yang tidak sesuai dengan model ini.
Hipotesis Neutrino Steril
Untuk menjelaskan perbedaan ini, fisikawan mengusulkan keberadaan neutrino “steril” keempat. Berbeda dengan yang lain, ia tidak berinteraksi dengan materi sama sekali kecuali melalui gravitasi, sehingga sangat sulit untuk dideteksi. Ide ini mendapatkan daya tarik karena berpotensi menyelesaikan osilasi yang tidak dapat dijelaskan yang diamati dalam eksperimen sebelumnya.
Pencarian Selama Satu Dekade MicroBooNE
Kolaborasi MicroBooNE menghabiskan sepuluh tahun mengumpulkan dan menganalisis data dari dua berkas neutrino yang berbeda. Mereka dengan cermat mengukur bagaimana neutrino berosilasi, mencari tanda-tanda partikel steril yang sulit dipahami. Hasilnya? Tidak ada bukti. Temuan tim, yang dipublikasikan di Nature, secara efektif menghilangkan penjelasan populer tentang perilaku anomali neutrino.
“Hasil ini merupakan titik balik,” kata Dr. Andrew Mastbaum dari Rutgers University, peneliti utama proyek tersebut. “Kita bisa mengesampingkan tersangka utama, tapi itu tidak cukup memecahkan misteri.”
Apa Artinya Bagi Fisika?
Menghilangkan neutrino steril tidak berarti Model Standar sempurna. Ia masih gagal menjelaskan fenomena seperti materi gelap, energi gelap, dan gravitasi. Namun, hasil MicroBooNE mempersempit pencarian fisika di luar Model Standar. Dengan mengesampingkan satu kemungkinan, para ilmuwan kini dapat fokus pada penjelasan potensial lainnya.
Hal ini juga memberikan wawasan berharga untuk eksperimen di masa depan, termasuk Eksperimen Neutrino Bawah Tanah (DUNE) yang akan datang. Teknik yang disempurnakan oleh MicroBooNE akan sangat penting dalam menjawab pertanyaan mendasar tentang komposisi dan perilaku alam semesta.
Intinya, pencarian fisika di luar Model Standar terus berlanjut, kini dengan satu jalan buntu yang lebih sedikit untuk dijelajahi. Alam semesta masih penuh dengan misteri, namun penemuan ini merupakan langkah signifikan menuju mengungkap misteri tersebut.
Kolaborasi MikroBooNE. 2025. Cari neutrino steril ringan dengan dua berkas neutrino di MicroBooNE. Alam 648, 64-69; doi: 10.1038/s41586-025-09757-7
