Neutrino, Kecepatan Cahaya, dan Proses Sains

Beberapa hari belakangan sains fisika sedang dilanda kehebohan dengan penemuan partikel neutrino yang bergerak melebihi kecepatan cahaya. Tim saintis yang tergabung dalam eksperimen OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) menemukan bahwa neutrino memakan waktu perjalanan lebih cepat sampai ke fasilitas penelitiannya di Italia dibandingkan waktu yang dibutuhkan cahaya. Berdasarkan hasil ini, eksperimen OPERA menyimpulkan bahwa partikel neutrino tersebut bergerak lebih cepat daripada cahaya

Selama lebih dari satu abad, peradaban manusia menganggap kecepatan cahaya adalah kecepatan tertinggi yang mungkin dapat dicapai. Einstein pada tahun 1905 menyatakan teori relativitas khusus dengan membuktikan bahwa tidak ada yang dapat melebihi kecepatan cahaya dalam vakum, yaitu sebesar 186.000 mil per detik (atau lebih tepatnya 299.792.458 meter per detik). Teori relativitas khusus, terkenal dengan rumus E=mc2, berhasil lulus dari berbagai eksperimen. Teori ini kemudian menjadi landasan pada bangunan fisika modern.

Neutrino merupakan partikel subatomik bermuatan listrik netral dan bermassa sangat kecil. Miliaran partikel neutrino setiap detik menembus tubuh kita berasal dari matahari. Eksperimen OPERA menemukan bahwa partikel neutrino yang berasal dari laboratorium CERN Swiss bergerak di bawah tanah sejauh 730 km ke laboratorium di Gran Sasso Italia tiba lebih cepat 60 nanodetik daripada waktu yang dibutuhkan cahaya untuk mencapai jarak ini.

Setelah tiga tahun masa eksperimen dan 16.000 kali pengukuran kecepatan neutrino, para saintis OPERA menyimpulkan bahwa partikel neutrino tersebut bergerak lebih cepat daripada cahaya. Kecepatan neutrino saat melintasi lintasan CERN-OPERA adalah 299.798.454 meter per detik, kira-kira 0,002 persen lebih cepat daripada kecepatan cahaya.

Meskipun hanya sedikit lebih cepat, kesimpulan ini memberikan tantangan pada fisika modern (kalau memang kesimpulan ini terbukti benar). Nature mengatakan, “apabila neutrino bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya, maka salah satu asumsi fundamental sains, bahwa aturan fisika sama bagi semua pengamat, menjadi batal." Potensi perubahan besar-besaran dalam dunia fisika mungkin terjadi apabila memang terbukti bahwa kecepatan cahaya dapat terlampaui.

Hasil eksperimen kecepatan neutrino melebihi kecepatan cahaya memberikan gambaran bagaimana proses sains sedang bekerja. Setelah saintis OPERA mengungkapkan hasil eksperimen neutrino, peer-review akan dilakukan oleh saintis pada bidang fisika partikel lain di seluruh dunia. Pertanyaan akan diajukan dan dijawab hingga memuaskan semua pihak, baru kemudian publikasi ilmiah dapat dilakukan.

Reviewer dari berbagai fisikawan partikel akan melihat metodologi yang dilakukan dan apa yang mungkin kurang dalam eksperimen ini. Setelah itu, sesuai yang dikatakan Sherlock Holmes: “when you have eliminated the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth.” Peer-review dalam sains memang merupakan sistem swa-regulasi yang ampuh untuk menjaga standar, meningkatkan kinerja, dan menjaga kredibilitas sains.

Selanjutnya, eksperimen sejenis akan dilakukan oleh fisikawan di pusat penelitian lain menuntut hasil eksperimen yang persis. Mereka menguji kembali apakah hasil sebelumnya dapat direplikasi. Meskipun eksperimen neutrino ini sangat sulit dan mahal, tetapi pusat penelitian lain akan bersiap untuk melakukan kembali eksperimen sejenis untuk membuktikan kebenaran hasil ini.

Misalnya saja, eksperimen MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) di Fermilab Amerika Serikat sebelumnya telah melaporkan terjadinya efek sejenis meskipun dengan akurasi rendah. Saintis MINOS melaporkan bahwa neutrino bergerak lebih cepat daripada yang diharapkan, yaitu melebihi kecepatan cahaya. Ketika itu, mereka menyimpulkan bahwa hasil ini terjadi karena kurangnya akurasi. Hasil terbaru OPERA membuat MINOS merencanakan eksperimen selanjutnya yang lebih akurat. Tim saintis MINOS diperkirakan akan memberikan hasil terhadap eksperimen sejenis dalam satu hingga dua tahun mendatang.

Saat ini, hasil dan kesimpulan eksperimen OPERA menimbulkan banyak pro dan kontra. Banyak komentator dan saintis yang skeptik dengan hasil eksperimen ini. Keraguan mereka berasal dari metodologi dan tingkat akurasi hasil. Pengamatan tidak langsung di luar laboratorium, misalnya pada ledakan bintang Supernova 1987a, juga menunjukkan hasil pengamatan yang berbeda dengan hasil eksperimen laboratorium eksperimen OPERA ini.

Seperti proses sains layaknya, juru bicara OPERA tetap terbuka terhadap skeptisme publik. Bagaimanapun juga, setelah tiga tahun masa eksperimen, para peneliti Italia ini tidak menemukan kesimpulan lain kecuali bahwa partikel neutrino itu bergerak lebih cepat daripada cahaya. Semua data telah diberikan kepada komunitas sains dan mereka membuka diri terhadap komentar secara luas.

Dalam beberapa waktu ke depan, kita akan menyaksikan bagaimana proses sains bekerja pada penemuan partikel neutrino yang bergerak melebihi kecepatan cahaya. Seiring dengan waktu, kita akan dapat melihat apakah teori ini mampu bertahan. Hanya dengan bertahan melewati berbagai eksperimen sains, teori kecepatan melebihi kecepatan cahaya dapat terbukti sebagai kebenaran dalam sains.

Kebenaran dalam sains memang tidak mudah dan tidak otomatis. Ia tidak lahir seperti konsensus dalam politik atau dogma dalam agama. Kebenaran dalam sains berkembang melalui pergulatan antara skeptisme, pembuktian, dan keterbukaan. Apa yang menjadi kebenaran dalam sains hari ini , belum tentu akan tetap menjadi kebenaran di masa depan. Seperti yang dikatakan Michael Crichton, saintis sekaligus penulis fiksi sains:

Pekerjaan sains tidak ada hubungannya dengan konsensus. Konsensus adalah urusan politik. Sebaliknya, sains hanya membutuhkan satu investigator yang benar, yang memiliki hasil yang teruji benar berdasarkan referensi dunia nyata.

Dalam sains, konsensus tidaklah relevan. Yang relevan adalah hasil yang dapat direproduksi. Para saintis menjadi besar dalam sejarah justru karena mereka memutuskan untuk tidak mengikuti konsensus.

 

---

Inspirasi:

Measurement of neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam
Neutrino stories move faster than the speed of science
Particles break light-speed limit
Particles Found to Travel Faster than Speed of Light
Faster-than-light neutrino claim bolstered
Elementary, my dear neutrino