SNO+ Deteksi Geoneutrino Pertama di Belahan Bumi Barat

Telset.id – Eksperimen neutrino SNO+ di Kanada mencatat deteksi geoneutrino pertama di belahan bumi barat pada November 2025, menambah jumlah geoneutrino yang pernah diamati sekitar 50 dan membuka perspektif baru tentang interior radioaktif Bumi.

Geoneutrino adalah partikel yang sangat sulit ditangkap. Setelah puluhan tahun pencarian, ilmuwan baru mendeteksi beberapa ratus di antaranya. Partikel ini dihasilkan dari proses yang memanaskan interior planet, sehingga jumlahnya bisa menjadi ukuran langsung elemen penghasil panas di dalam Bumi.

SNO+ sendiri merupakan eksperimen neutrino yang terkubur jauh di dalam tambang Creighton di Snolab, laboratorium fisika bawah tanah di Sudbury, Kanada. Detektor ini terdiri dari bola akrilik yang dilapisi hampir 10.000 detektor cahaya sensitif dan diisi 780 ton cairan scintillator berminyak yang berpendar saat ditumbuk partikel berenergi.

Air di sekitar perangkat dan batuan di atasnya berfungsi melindungi detektor dari cahaya radiasi kosmik. Tujuannya agar kilatan interaksi partikel yang lebih jarang bisa terlihat. Karena itu, perjalanan menuju ruang laboratorium pun dirancang untuk menjaga kegelapan absolut, bahkan di luar spektrum cahaya yang terlihat.

Saat turun melalui poros utama dan berjalan melewati terowongan berbatu menuju lab, tubuh dan pakaian membawa sejumlah kecil debu radon radioaktif. Sebelum masuk ke ruang laboratorium utama, pakaian tambang dilepas, tubuh dibersihkan, lalu diganti dengan jumpsuit biru elektrik dan hairnet untuk meminimalkan kontaminasi yang dibawa masuk.

Depatie menyebut langkah tersebut bukan demi kenyamanan manusia. “Shower-nya bukan untuk Anda,” katanya, “tapi untuk sains.”

Ekstremitas semacam itu memang diperlukan ketika mencoba menangkap “hantu” yang mungkin membantu mengungkap rahasia wilayah tak terjangkau jauh di dalam Bumi.

Deteksi Geoneutrino di Berbagai Lokasi

Deteksi geoneutrino pertama dilakukan instrumen bernama Kamland di Jepang dan dilaporkan pada 2005. Pada 2009, detektor Borexino di Italia melaporkan penangkapan beberapa lusin geoneutrino lagi. Pada November 2025, SNO+ melaporkan deteksi pertamanya, menambah jumlah geoneutrino yang diamati sekitar 50.

Yang membuat deteksi SNO+ istimewa adalah lokasinya. Ini menjadi pengukuran geoneutrino pertama di belahan bumi barat, sehingga menawarkan perspektif baru tentang interior radioaktif Bumi.

Ketidakpastian besar masih mewarnai interpretasi hasil eksperimen ini. Namun estimasi terbaik peneliti menunjukkan setiap situs mengukur fluks yang berbeda. “Bisa jadi itu petunjuk pertama bahwa mantel tidak seragam,” kata Mark Chen, astrofisikawan partikel di Queen’s University dan direktur kolaborasi SNO+.

Geokimiawan secara konvensional mengasumsikan elemen radioaktif tersebar merata di seluruh mantel karena batuan yang mengalir seharusnya mencampur semuanya. Namun pengukuran geoneutrino di lokasi berbeda bisa menjadi petunjuk bahwa asumsi itu tidak sepenuhnya benar.

Wilayah yang tampak menghasilkan geoneutrino paling banyak berada kira-kira di atas gumpalan material panas dan padat seukuran benua. Gumpalan itu dikenal sebagai large low-shear-velocity provinces, atau LLSVPs, yang telah dipetakan seismolog di kedua sisi inti Bumi. Satu berada di bawah Afrika, satu lagi di bawah Samudra Pasifik.

“Mungkin ada struktur Bumi dalam di mantel yang belum dipahami,” kata Chen. “Bisa jadi [struktur itu] memusatkan beberapa jenis elemen.”

Neutrino suatu hari bisa menawarkan wawasan baru tentang asal-usul struktur dalam yang masih misterius dan, secara lebih luas, pola di mantel yang mendasari banyak aspek sistem Bumi.

“Itu benar-benar akan menjadi cara untuk membuat peta kimia interior Bumi,” kata William McDonough, geokimiawan di Chinese Academy of Sciences yang lama menjadi suara terdepan dalam pencarian geoneutrino.

Pertanyaan yang masih menggantung adalah apakah pengukuran geoneutrino mengungkap perbedaan antara area mantel di bawah setiap eksperimen, atau apakah ketidakseimbangan itu berasal dari cara eksperimen yang berbeda menghitung geoneutrino. Peneliti di berbagai pihak menyebut ketidakpastiannya masih terlalu besar untuk memastikan.

“Jika kita menerimanya apa adanya, kita bisa mengatakan mungkin belahan bumi barat memiliki jauh lebih banyak material radioaktif daripada belahan bumi timur,” kata McDonough. Namun ada alasan untuk berhati-hati terhadap estimasi tersebut. “Apakah orang Italia benar? Apakah orang Jepang benar? Apakah keduanya benar? Atau ada yang salah?” ujarnya.

Sumber Ketidakpastian dan Tantangan SNO+

Ketidakpastian yang menyertai hasil setiap detektor berasal dari proses penyortiran yang dijalani fisikawan untuk mengidentifikasi geoneutrino, kata Bayes. “Mereka tidak begitu saja muncul dan berkata, ‘Hai, saya geoneutrino.'”

Ilmuwan harus menyingkirkan sinyal dari partikel dengan energi terlalu besar, partikel dengan ukuran properti yang disebut helicity yang salah, dan partikel yang diperkirakan mengalir dari reaktor nuklir. Mereka juga harus menyingkirkan geoneutrino yang datang dari kerak Bumi, dengan kontribusi terbesar berasal dari area dalam radius beberapa ratus kilometer dari detektor. Setelah deteksi lain dikurangi dari total hitungan, sinyal geoneutrino dari mantel seharusnya menjadi yang tersisa.

Secara umum, fluks geoneutrino dari mantel tampak sangat tinggi di Borexino dan sangat rendah di Kamland, meski ketidakpastiannya besar. Interpretasi geologis rinci atas hasil SNO+ masih dalam proses, kata Chen, tetapi sejauh ini ilmuwan melihat mantel di bawah Kanada berada di posisi “pretty in-between”.

Tantangan khusus bagi ilmuwan SNO+ adalah memahami neutrino yang datang dari sekitar detektor, termasuk cekungan yang terbentuk 1,8 miliar tahun lalu akibat impactor raksasa. “Ada banyak hal yang belum diketahui di area geologis ini,” kata Virginia Strati, peneliti di University of Ferrara di Italia yang membantu mengembangkan model radioaktivitas lokal untuk Snolab.

Ketidakpastian juga datang dari estimasi total material radioaktif yang memanaskan mantel. Fluks geoneutrino menunjukkan elemen-elemen ini bisa menyumbang panas mantel mulai dari hanya sebagian kecil hingga setengahnya. Perbedaan itu setara dengan output puluhan ribu pembangkit listrik tenaga nuklir.

Kedua sumber ketidakpastian tersebut membuat perbedaan komposisi kimia di bagian mantel tertentu semakin sulit dideteksi. Perbedaan fluks geoneutrino yang diperkirakan dari berbagai distribusi elemen radioaktif “sangat kecil, dan tersembunyi di dalam ketidakpastian ini,” kata Strati.

Estimasi yang lebih jelas tentang fluks geoneutrino di setiap eksperimen bisa diperoleh dari data geologis yang lebih rinci, serta hitungan geoneutrino tambahan di setiap situs.

Namun McDonough menilai hal terbaik adalah membangun detektor neutrino di dasar laut. Ide itu telah ia perjuangkan selama puluhan tahun. Detektor semacam itu akan jauh dari batuan kontinental yang kaya elemen radioaktif; kerak samudra juga lebih tipis dan lebih seragam. Ketidakpastian terkait kerak turun sedemikian rupa sehingga “Anda berada di wilayah mantel saja,” katanya.

Ide detektor dasar laut, yang diperkirakan menelan biaya ratusan juta dolar, sejauh ini kurang mendapat sambutan dari pendana pemerintah. Namun McDonough berharap bisa mewujudkannya di China, yang telah memberi lampu hijau untuk proyek geosains besar lainnya. “Itu sangat mungkin,” ujarnya.

Sementara itu, fisikawan akan terus mendayung mencari jawaban jauh di bawah tanah.

Kisah asli dicetak ulang dengan izin dari Quanta Magazine, publikasi independen secara editorial dari Simons Foundation yang misinya meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan dan tren penelitian di bidang matematika serta ilmu fisika dan kehidupan.