Disable Preloader

Berita

30 Agustus 2021

Tantangan Fenomena Osilasi Neutrino dalam Kerangka Standar Fisika Partikel

Serpong, Humas LIPI. Peneliti Pusat Penelitian Fisika – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2 Fisika – LIPI), Apriadi Salim Adam mempresentasikan penelitiannya yang berjudul “Discriminating the nature of neutrinos through non-relativistic flavor oscillations: Dirac or Majorana, Normal or Inverted?” dalam Online IPB Physics Talk, Kamis (26/8). Fenomena osilasi neutrino yang teramati dalam eksperimen merupakan salah satu tantangan yang belum terjawab dalam kerangka model standar fisika partikel

Fenomena osilasi neutrino menjadi alasan mengapa model standar perlu diperluas. “Dalam sudut pandang mekanika kuantum, fenomena osilasi neutrino dapat pula dipelajari misalnya dengan meninjau partikel atau medan neutrino dalam formulasi paket gelombang,” ujar Apri biasa disapa.

Dirinya mengatakan, latar belakang untuk penelitian ini adalah keberadaan latar kosmik neutrino juga telah diprediksi dari eksperimen yakni sekitar 2 Kelvin atau 10^(-4) elektronvolt. “Oleh karena itu akan menarik apabila kita dapat mempelajari bagaimana bilangan lepton tersimpan dalam latar kosmik neutrino dengan memanfaatkan informasi yang telah diketahui tentang massa neutrino dan campurannya serta menjelaskan fenomena osilasi neutrino,” ungkap lulusan doktor dari Hiroshima University.

Pada penelitian ini didasarkan pada teori medan kuantum. “Kami menyajikan formulasi baru untuk fenomena osilasi neutrino yang dapat diaplikasikan untuk energi neutrino kasus relativistik dan non-relativistik,” terang peneliti dari Kelompok Penelitian Fisika Teori Energi Tinggi.

Apri beserta tim mengusulkan sebuah formulasi evolusi waktu bilangan famili lepton untuk neutrino yang membentuk dublet SU(2) dengan lepton yang bermuatan. Bilangan lepton ini didefinisikan lewat dublet SU(2) basis lemah, di mana matriks massa lepton yang bermuatan adalah riil dan diagonal.

Lebih lanjut bilangan famili lepton yang dibawa oleh neutrino didefinisikan oleh muatan berkiralitas kiri bagi famili neutrino. “Dalam penelitian ini kami meninjau dua jenis neutrino, yaitu neutrino Majorana dan neutrino Dirac,” jelas Apri.

Apri menjabarkan ketika mengkontruksi formulasi ini, ia meninjau situasi berikut. Yaitu pada saat t<0, partikel neutrino terproduksi oleh interaksi lemah dan neutrino dianggap tak bermassa. Kemudian suku massa untuk neutrino dialihkan (menjadi bermassa) pada saat t=0 dan bilangan lepton berkembang terhadap waktu. Selajutnya, menghitung evolusi waktu dari bilangan lepton dengan memilih keadaan awal khusus eigen flavor bagi neutrino.

“Dalam penelitian ini, area non-relativistik untuk energi neutrino menjadi ketertarikan khusus untuk latar kosmik neutrino yang telah diprediksi dari model-model ledakan besar (Big Bang). Kami menunjukkan bahwa dalam kasus non-relativistik, hirarki massa absolut dan jenis dari neutrino dapat terbedakan dengan menghitung nilai harap bilangan famili lepton,” tuturnya.

“Ketika diambil limit untuk kasus relativistik, kami dapati bahwa formula ini tereduksi ke formulasi standar fenomena osilasi neutrino dalam vakum. Sebagai tambahan juga bahwa bilangan famili lepton ini sensitif terhadap nilai-nilai dari fase Majorana, fase Dirac, massa absolut neutrino dan urutan massa neutrino,”  lanjut CPNS LIPI tahun 2021.

“Dalam simulasi numerik, kami bandingkan evolusi waktu bilangan famili lepton dua jenis neutrino, Majorana dan Dirac,” pungkasnya. (hrd)