Selama satu dekade, para ilmuwan bingung oleh sinyal anomali Antartika, gelombang radio misterius yang terdeteksi dari bawah es di Kutub Selatan. Sinyal ini muncul saat mereka mencari neutrino berenergi tinggi, partikel kosmik yang dijuluki “hantu” karena kemampuannya menembus materi tanpa berubah.
Pencarian Neutrino dan Kemunculan Sinyal Misterius
Selama sepuluh tahun terakhir, para peneliti telah melakukan berbagai eksperimen untuk melacak neutrino menggunakan hamparan air dan es. Salah satu proyek tersebut adalah Antena Transien Impulsif Antartika (ANITA) milik NASA, yang menerbangkan balon berinstrumen di atas Antartika antara tahun 2006 dan 2016. Dalam pencarian inilah ANITA menangkap gelombang radio anomali yang tampaknya bukan berasal dari neutrino. Inilah sinyal anomali Antartika yang pertama kali teridentifikasi.
Sinyal anomali Antartika tersebut datang dari bawah cakrawala, menyiratkan bahwa ia telah melewati ribuan mil batuan sebelum mencapai detektor. Namun, gelombang radio seharusnya terserap oleh batuan tersebut. Tim ANITA meyakini bahwa sinyal anomali Antartika ini menantang pemahaman fisika partikel saat ini.
Tantangan dalam Konfirmasi dan Penjelasan Sinyal Anomali Antartika
Observatorium Pierre Auger di Argentina dan instrumen lainnya belum berhasil menemukan sinyal anomali Antartika yang sama melalui pengamatan dan analisis lanjutan. Hasil kolaborasi Pierre Auger dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters pada bulan Maret.
Stephanie Wissel, profesor fisika, astronomi, dan astrofisika di Universitas Negeri Pennsylvania, menyatakan bahwa asal sinyal anomali Antartika masih belum jelas. “Studi baru kami menunjukkan bahwa (sinyal) semacam itu belum pernah terlihat oleh eksperimen… seperti Observatorium Pierre Auger,” kata Wissel. “Jadi, ini tidak menunjukkan adanya fisika baru, tetapi lebih kepada informasi tambahan yang dapat ditambahkan ke cerita tentang sinyal anomali Antartika.”
Baca Juga : Landsgemeinde: Demokrasi Langsung Berusia 700 Tahun di Jantung Swiss
Para ilmuwan berpendapat, detektor yang lebih besar dan lebih sensitif mungkin dapat memecahkan misteri sinyal anomali Antartika ini, atau pada akhirnya membuktikan apakah sinyal tersebut hanyalah suatu kebetulan, sambil terus mencari neutrino dan sumbernya yang misterius.
Peran Neutrino dalam Memahami Sinar Kosmik
Mendeteksi neutrino di Bumi memungkinkan peneliti melacaknya kembali ke sumbernya, yang diyakini para ilmuwan sebagian besar adalah sinar kosmik yang menghantam atmosfer planet kita. Sinar kosmik, partikel berenergi tertinggi di alam semesta, sebagian besar terdiri dari proton atau inti atom. Mereka dilepaskan ke seluruh alam semesta oleh akselerator partikel yang sangat kuat, jauh melampaui kemampuan Large Hadron Collider. Neutrino dapat membantu astronom memahami sinar kosmik dan apa yang meluncurkannya ke seluruh kosmos.
Namun, neutrino sulit ditemukan karena massanya hampir tidak ada, dan mereka dapat melewati lingkungan paling ekstrem, seperti bintang dan seluruh galaksi, tanpa berubah. Meskipun demikian, neutrino berinteraksi dengan air dan es..
Selama penerbangannya, ANITA menemukan pancaran partikel berenergi tinggi yang berasal dari es, semacam pancaran sinar kosmik terbalik. Detektor itu juga peka terhadap sinar kosmik berenergi sangat tinggi yang menghantam Bumi dan menciptakan semburan radio yang menyerupai senter.
Justin Vandenbroucke, profesor fisika di University of Wisconsin, Madison, menjelaskan bahwa neutrino dapat menembus banyak materi, tetapi tidak seluruh Bumi. “Mereka diperkirakan tiba dari sedikit di bawah cakrawala, di mana sedikit sekali Bumi yang bisa mereka serap,” tulisnya. “Peristiwa anomali ANITA menarik karena tampaknya berasal dari bawah cakrawala, memaksa neutrino menempuh perjalanan melalui sebagian besar Bumi. Ini tidak mungkin menurut Model Standar fisika partikel. Ini yang membuat sinyal anomali Antartika ini begitu membingungkan.”
Upaya Konfirmasi Lanjutan untuk Sinyal Anomali Antartika
Kolaborasi Pierre Auger, yang melibatkan ratusan ilmuwan global, menganalisis data selama lebih dari satu dekade untuk memahami sinyal anomali Antartika yang terdeteksi oleh ANITA. Tim juga menggunakan observatorium mereka untuk mencoba menemukan sinyal anomali Antartika yang sama. Observatorium Auger adalah detektor hibrida yang mempelajari sinar kosmik dengan mendeteksi partikel berenergi tinggi yang berinteraksi dengan air di permukaan Bumi dan melacak interaksi cahaya ultraviolet di atmosfer.
Peter Gorham, profesor fisika di University of Hawaii, menjelaskan bahwa Observatorium Auger merancang ulang analisis datanya untuk mencari pancaran udara yang naik, bukan hanya yang turun. “Auger memiliki area pengumpulan yang sangat luas untuk peristiwa semacam itu, lebih besar dari ANITA,” katanya. “Jika peristiwa anomali ANITA dihasilkan oleh partikel yang bergerak melalui Bumi dan menghasilkan hujan meteor yang bergerak ke atas, Auger seharusnya mendeteksi banyak peristiwa tersebut, tetapi tidak. Ini semakin memperdalam misteri sinyal anomali Antartika.”
Studi lanjutan terpisah menggunakan Eksperimen IceCube, dengan sensor yang tertanam jauh di dalam es Antartika, juga mencari sinyal anomali Antartika. “Karena IceCube sangat sensitif, jika peristiwa anomali ANITA adalah neutrino, maka kami akan mendeteksinya,” tulis Vandenbroucke.
Misteri yang Berlanjut dan Harapan Masa Depan Sinyal Anomali Antartika
Wissel mengatakan, “Ini masalah menarik karena kita belum memiliki penjelasan pasti, tetapi anomali ini kemungkinan besar bukan neutrino.
Anehnya, beberapa ilmuwan mengajukan hipotesis bahwa neutrino tau, jenis neutrino yang berbeda, bisa menjadi penyebab sinyal anomali Antartika. Neutrino tau beregenerasi saat meluruh pada energi tinggi, menghasilkan neutrino tau lain dan partikel lepton tau.
Namun, yang membuat skenario tau neutrino sangat tidak mungkin adalah sudut kemiringan sinyal anomali Antartika. “Anda menduga semua neutrino tau ini berada sangat, sangat dekat dengan cakrawala, mungkin satu hingga lima derajat di bawah cakrawala,” kata Wissel. “Ini berada 30 derajat di bawah cakrawala. Terlalu banyak material. Mereka akan kehilangan cukup banyak energi sehingga tidak dapat terdeteksi.”
Pada akhirnya, Gorham dan ilmuwan lainnya tidak mengetahui asal muasal peristiwa ANITA yang tidak biasa itu. Para ilmuwan terus berusaha memecahkan misteri sinyal anomali Antartika karena hingga kini, belum ada interpretasi yang sesuai. Namun, jawabannya mungkin sudah terlihat.
Wissel mengembangkan detektor baru, PUEO, yang akan terbang di atas Antartika selama sebulan mulai Desember 2025. PUEO, yang lebih besar dan 10 kali lebih sensitif dari ANITA, dapat mengungkap penyebab sinyal anomali Antartika yang terdeteksi ANITA.
“Saat ini, ini adalah salah satu misteri yang sudah lama ada,” kata Wissel. “Saya gembira bahwa saat kita menerbangkan PUEO, kita akan memiliki sensitivitas yang lebih baik. Memahami anomali ini akan membantu kita memahami latar belakang dan mendeteksi neutrino di masa depan.”
Gorham menambahkan bahwa PUEO, akronim yang merujuk pada burung hantu Hawaii, seharusnya memiliki kepekaan untuk menangkap banyak sinyal anomali Antartika dan membantu ilmuwan menemukan jawaban. “Kadang-kadang Anda harus kembali ke papan gambar dan benar-benar mencari tahu apa saja hal-hal ini,” kata Wissel. “Kami mencoba mencari tahu, meskipun kami menduga ini adalah fisika biasa yang dapat dijelaskan.”
