BAGIKAN
Credit: XENON1T

Dalam upayanya menemukan materi gelap, para ilmuwan internasional telah membangun sebuah fasilitas di pegunungan Gran Sasso Italia. Namun, alih-alih dapat menemukan partikel yang paling sulit dipahami di alam semesta, intrumen yang terjaga ketat di bawah tanah sedalam 1500 meter, malah menunjukkan gejala sangat langka selama pendeteksian berupa peluruhan radioaktif dari xenon-124.

Tentu ini merupakan peristiwa yang mengejutkan mengingat unsur xenon-124 memiliki waktu paruh selama 18 sextillion (18 diikuti dengan 21 angka nol) tahun.

Dalam peluruhan radioaktif, waktu paruh mengacu pada waktu yang dibutuhkan untuk setengah dari inti atom dalam sampel untuk secara spontan berubah melalui salah satu dari berbagai jenis peluruhan radioaktif, dengan cara mengeluarkan atau menangkap proton, neutron, dan elektron dalam berbagai kombinasi.

Tim peneliti berhasil mengamati peristiwa yang disebut penangkapan elektron ganda, di mana dua proton dalam atom xenon secara bersamaan menangkap dua elektron dan menghasilkan dua neutron – yang menunjukkan bukti dari peluruhan xenon.

Penangkapan elektron ganda hanya terjadi ketika dua elektron berada tepat di sebelah nukleus pada waktu yang tepat, sehingga menjadikannya sebagai sesuatu yang sangat langka terjadi.

“Kami sebenarnya mengetahui peluruhan ini terjadi. Ini adalah proses terlama, paling lambat yang dapat diamati secara langsung, dan detektor materi gelap kami cukup sensitif untuk mengukurnya,” kata Ethan Brown penulis pendamping penelitian ini dari Rensselaer Polytechnic Institute (RPI).

Kolaborasi para ilmuwan dari 160 negara yang tergabung dalam XENON ini menjalankan instrumen yang dinamakan sebagai XENON1T, sebuah tong berisi cairan xenon yang sangat murni seberat 1.300 kilogram yang terlindung dari sinar kosmik tersimpan di bawah permukaan tanah sedalam 1.500 meter di pegunungan Gran Sasso.

Para peneliti mencari materi gelap (yang lima kali lebih banyak dari materi biasa, tetapi sangat sulit berinteraksi dengan materi biasa) dengan merekam kilatan kecil cahaya yang dapat terjadi ketika partikelnya berinteraksi dengan xenon. Dan sementara XENON1T dibangun untuk menangkap interaksi antara partikel materi gelap dan inti atom xenon, pada kenyataannya detektor tersebut menunjukkan sinyal dari setiap interaksi yang terjadi pada xenon.

Dalam fisika partikel, partikel dasar adalah partikel yang belum diketahui apakah partikel ini terdiri dari partikel lainnya. Atom terbentuk dari partikel yang lebih kecil dikenal sebagai elektron, proton, dan neutron. Proton dan netron terbentuk dari partikel yang lebih dasar dikenal sebagai quark. Salah satu masalah dasar dalam fisika partikel adalah menemukan elemen paling dasar atau yang disebut partikel dasar, yang membentuk partikel lainnya yang ditemukan dalam alam, dan tidak lagi terbentuk atas partikel yang lebih kecil.

Pengamatan terbaru ini bisa mengajarkan kita lebih banyak tentang neutrino, partikel dasar yang berlimpah namun sulit untuk dideteksi sehingga telah diburu oleh para ilmuwan selama beberapa dekade. Selain itu pengamatan ini juga dapat membantu membuka beberapa rahasia terdalam yang masih tersembunyi dari fisika partikel.

“Elektron dalam penangkapan ganda dikeluarkan dari kulit terdalamnya di sekitar nukleus, dan itu menciptakan ruang dalam kulit itu,” kata Brown. “Elektron yang tersisa runtuh menuju keadaan terdasar, dan kami melihat proses keruntuhan ini melalui detektor kami.”

“Ini adalah temuan menarik yang memajukan batas pengetahuan tentang karakteristik materi yang paling mendasar,” kata Curt Breneman, dari RPI, yang tidak terlibat langsung dalam penelitian ini.

Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature .

SUMBERRensselaer Polytechnic Institute
BAGIKAN