Apa itu Neutrino ?

Oleh : Nor Sofiah Ahmad
(Pelajar Sarjana Fizik yang menjalankan kajian tentang neutrino di Universiti Malaya)

Apa itu neutrino? Jika ditanyakan soalan ini kepada sesiapa yang bukan dari latar belakang sains yang mempelajari ilmu Fizik secara mendalam saya pasti hanya segelintir sahaja yang mampu menjelaskannya. Di sini saya akan menceritakan secara ringkas apa itu neutrino.

Neutrino adalah zarah kecil yang berinteraksi secara lemah dengan zarah-zarah lain. Neutrino mempunyai spin-1/2 dan mempunyai tiga perisa atau dikenali sebagai ‘flavor’ iaitu elektron neutrino, muon neutrino dan tau neutrino. Neutrino mula dijumpai secara teorinya oleh saintis fizik iaitu Wolfgang Pauli (1900 – 1958). Pada masa itu neutrino dianggap sebagai zarah neutral yang tidak mempunyai jisim sama seperti foton. Tetapi dengan kemajuan teknologi dan perkembangan bidang fizik eksperimen, Pusat Penyelidikan Neutrino yang dikenali sebagai Super Kamiokande atau Super-K singkatan daripada Super-Kamioka Nucleon Decay Experiments di Jepun telah berjaya mengesan kehadiran jisim neutrino.

Apa yang menariknya mengenai zarah kecil yang sangat lemah berinteraksi dengan zarah-zarah lain ini?

Neutrino dipercayai terhasil dalam kuantiti yang banyak semasa kejadian Dentuman Besar yang juga dikenali sebagai Big Bang. Umum mengetahui bahawa Gelombang Mikro Latarbelakang (CMB) yang terhasil akibat letupan besar merupakan bukti kukuh kepada Teori Dentuman Besar ini, tetapi hanya sebahagian kecil yang mengetahui bahawa wujudnya secara teori mengenai Neutrino Kosmik Latarbelakang (CnB).

Walaupun saya mengatakan bahawa CnB wujud secara teorinya, ramai saintis dan juga kosmologis percaya CnB ini wujud dan mampu dikesan sedikit masa lagi hasil dari perkembangan bidang terknologi pada hari ini. Jika kita mampu mengesan CnB seperti mana kemampuan mengesan CMB, maka saya percaya suatu hari nanti kita akan membuka sedikit ruang jawapan kepada misteri alam semesta. Misteri-misteri yang dimaksudkan termasuklah seperti mengapa hanya terdapat unsur-unsur ringan seperti H, He, dan Li sahaja yang wujud selepas berlakunya letupan besar, penyelesaian kepada kehilangan jisim alam semesta dan juga kehadiran jirim hitam.

Semasa saya melakukan penyelidikan mengenai neutrino ini dan kesannya kepada pembentukan unsur-unsur ringan seperti yang dinyatakan di atas (H, He dan Li), saya terbaca mengenai kewujudan jisim neutrino mampu menjelaskan mengenai misteri jirim hitam dan juga misteri kehilangan jisim alam ini. Saya akan menerangkan secara ringkas mengenai kepentingan neutrino pada pembentukan unsur-unsur ringan.

Seperti yang dinyatakan, neutrino mempunyai jisim, tetapi malangnya saintis masih tidak mampu mengesan jisim neutrino secara mutlak kerana kewujudan jisim neutrino ini adalah hasil gabungan dua perisa neutrino atau secara saintifik nya adalah superposisi dua keadaan eigen jisim electron neutrino dan muon neutrino.

Saya tidak akan menerangkan secara terperinci mengenai istilah fizik ini kepada pembaca awam yang mungkin sukar untuk difahami. Kehadiran jisim neutrino ini akan menyebabkan neutrino tadi berayun pada frekuansi tertentu dan ini seterusnya menyebabkan berlakunya resonans dan seterusnya menyebabkan wujud tenaga tambahan dan kehilangan tenaga kepada persekitaran ( tenaga dari alam semesta selpas bermulanya pengembangan alam sejurus letupan besar) dan juga kepada neutrino.

Pertambahan tenaga oleh neutrino hasil daripada ayunan neutrino tersebut menyebabkan berlakunya penghasilan proton secara besar-besaran dan seterusnya memyebabkan pembentukan unsur-unsur seperti H, D, He . Oleh kerana jumlah neutron yang semakin berkurangan akibat daripada pertukaran neutron kepada proton melalui proses reputan beta maka ini menyebabkan pembentukan unsur-unsur lain terhalang. Kita mengetahui bahawa, untuk membentuk unsur seperti Deuterium D, kita memerlukan neutron dan juga proton. Neutron akan bergabung dengan proton dan membentuk unsur-unsur yang lebih berat, tetapi jika jumlah neutron yang semakin berkurangan ini menyebabkan berlaku halangan pembentukan unsur-unsur lain tadi. Selain itu unsur-unsur berat yang lain tidak dapat wujud kerana berlakunya ketidakstabilan nuklear dan menyebabkan unsur-unsur berat yang terhasil hasil dari gabungan unsur-unsur ringan ini terpecah kembali kepada unsur-unsur asas seperti H dan juga He.

Jika kita mampu mengesan jisim neutrino secara mutlak saya percaya bahawa kita mampu menyelesaikan banyak lagi masalah di dalam Fizik. Saya akan cuba menerangkan dengan lebih lanjut mengenai kesan pengembangan alam semesta kepada kepada neutrino di masa akan datang. Semoga dengan kehadiran artikel ini dapat menarik minat ramai orang terhadap kajian Kosmologi.

Nota //: Artikel asal ini pernah muncul di laman web Astromas (Astronomi Malaysia)