Penjelasan: Apa yang dilakukan teleskop di dalam danau terdalam di dunia?

Pada akhir minggu lalu, ilmuwan Rusia meluncurkan salah satu teleskop neutrino bawah air terbesar di dunia disebut Baikal-GVD (pendeteksi volume Gigaton) di perairan Danau Baikail, danau terdalam di dunia yang terletak di Siberia.

Pembangunan teleskop ini, yang dimulai pada 2016, dimotivasi oleh misi untuk mempelajari secara mendetail partikel fundamental yang sulit dipahami yang disebut neutrino dan kemungkinan menentukan sumbernya. Mempelajari hal ini akan membantu para ilmuwan memahami asal mula alam semesta karena beberapa neutrino terbentuk selama Big Bang, yang lain terus terbentuk sebagai akibat ledakan supernova atau karena reaksi nuklir di Matahari.

Baikal-GVD adalah salah satu dari tiga detektor neutrino terbesar di dunia dengan IceCube di Kutub Selatan dan ANTARES di Mediterania.

Apa itu Partikel Fundamental?

Sejauh ini pemahamannya adalah bahwa alam semesta tersusun dari partikel-partikel fundamental tertentu yang tidak dapat dibagi. Secara umum, partikel materi yang diketahui para ilmuwan saat ini dapat diklasifikasikan menjadi quark dan lepton. Tapi itu hanya berlaku untuk “materi normal” atau materi yang para ilmuwan ketahui terdiri dari 5% alam semesta. Dalam bukunya We Have No Idea, kartunis Jorge Cham dan fisikawan partikel Daniel Whiteson menyatakan bahwa partikel-partikel ini merupakan materi yang hanya membentuk 5% dari alam semesta. Tidak banyak yang diketahui tentang sisa 95% alam semesta, yang diklasifikasikan oleh penulis sebagai materi gelap (27%) dan sisa 68% alam semesta yang “tidak diketahui” oleh para ilmuwan saat ini.

Tetapi di alam semesta yang para ilmuwan ketahui, eksplorasi di bidang fisika sejauh ini telah menghasilkan penemuan lebih dari 12 quark dan lepton ini, tetapi tiga di antaranya (proton, neutron, dan elektron) adalah yang membuat segala sesuatu di dunia ini dibuat. sampai. . Proton (membawa muatan positif) dan neutron (tanpa muatan) adalah jenis quark, sedangkan elektron (membawa muatan negatif) adalah jenis lepton. Ketiga partikel ini membentuk apa yang disebut landasan kehidupan – atom. Dalam kombinasi yang berbeda, partikel-partikel ini dapat membentuk berbagai jenis atom, yang pada gilirannya membentuk molekul yang menyusun segalanya – mulai dari manusia, kursi kayu, piring plastik, ponsel, anjing, rayap, gunung. , planet, air, tanah, dan sebagainya.

Mengapa para ilmuwan mempelajari partikel fundamental?

Mempelajari apa itu manusia dan segala sesuatu di sekitarnya memberi para ilmuwan jendela untuk memahami alam semesta dengan cara yang lebih baik, betapa mudahnya memahami apa itu kue begitu kita mengetahui bahan-bahan pembuatannya. Inilah salah satu alasan mengapa para ilmuwan sangat tertarik untuk mempelajari neutrino (tidak sama dengan neutron), yang juga merupakan jenis partikel fundamental. Pada dasarnya, neutrino, seperti elektron, proton, dan neutron, tidak dapat dipecah lebih jauh menjadi partikel yang lebih kecil.

Jadi di mana letak neutrino?

Yang membuat neutrino menarik adalah bahwa mereka berlimpah di alam, dengan sekitar seribu triliun di antaranya melewati tubuh manusia setiap detik. Faktanya, mereka adalah partikel paling melimpah kedua, setelah foton, yang merupakan partikel cahaya. Tetapi jika neutrino melimpah, mereka tidak mudah ditangkap, itu karena mereka tidak membawa muatan, sehingga tidak berinteraksi dengan materi.

Sebuah situs web yang dikembangkan oleh Fermi National Accelerator Laboratory di Amerika Serikat mengklaim bahwa neutrino adalah “petunjuk fisika baru: cara menggambarkan dunia yang belum kita ketahui. Mereka mungkin juga memiliki sifat unik yang akan membantu menjelaskan mengapa alam semesta terbuat dari materi, bukan antimateri. Sama seperti partikel subatom yang disebut “materi normal” dapat diklasifikasikan menjadi elektron, proton, dan neutron, partikel subatomik yang menyusun antimateri memiliki sifat yang berlawanan dengan materi normal. Meskipun antimateri diketahui ada, kita belum tahu mengapa itu ada atau bagaimana sifat partikel subatomiknya berbeda dari materi normal.

Salah satu cara untuk mendeteksi neutrino adalah di air atau es, di mana neutrino meninggalkan kilatan cahaya atau garis gelembung saat berinteraksi. Untuk menangkap tanda-tanda ini, para ilmuwan harus membangun detektor berukuran besar. Teleskop bawah air seperti GVD dirancang untuk mendeteksi neutrino berenergi tinggi yang dapat berasal dari inti bumi atau yang dihasilkan selama reaksi nuklir terhadap Matahari.