Frederick Reines tidak hanya menemukan satu partikel pun. Dia membuktikan keberadaannya ketika dunia ilmiah masih memperdebatkan apakah itu bisa dilihat atau tidak. Lahir di Paterson, New Jersey, pada tahun 1918, Reines menghabiskan hidupnya mengejar hantu di substruktur atom. Hadiahnya? Hadiah Nobel Fisika tahun 1995. Dia berbagi kehormatan dengan Martin Lewis Perl, yang menemukan tau lepton, namun hadiah Reines adalah untuk sesuatu yang jauh lebih licin: neutrino.
Lepton kecil ini hampir tidak memiliki massa. Gratis. Ia melewati materi seperti cahaya melalui kaca. Menemukannya membutuhkan lebih dari sekedar instrumen yang bagus. Dibutuhkan sikap keras kepala yang spesifik.
Dari Uji Bom hingga Perburuan Partikel
Jalan Reines menuju penemuan tidaklah linier. Ia belajar di Institut Teknologi Stevens dan Universitas New York, memperoleh gelar Ph.D. pada tahun 1944. Kemudian terjadilah perang. Ia bergabung dengan Laboratorium Nasional Los Alamos, tempat ia mengerjakan persenjataan nuklir hingga tahun 1959. Pada tahun 1951, ia bahkan mengawasi eksperimen uji coba senjata nuklir di Kepulauan Marshall.
Kedengarannya seperti jalan memutar yang aneh bagi fisikawan partikel. Namun untuk memahami kekuatan atom diperlukan pemahaman tentang bagian-bagian terkecilnya. Reines tidak hanya membuat bom. Dia sedang belajar bagaimana mengukur yang tak terukur.
Hantu yang Tidak Akan Tersembunyi
Neutrino bukanlah ide baru. Wolfgang Pauli mengusulkannya pada tahun 1930an untuk menjelaskan hilangnya energi dalam peluruhan radioaktif. Enrico Fermi kemudian menamakannya. Tapi mendeteksinya? Itu adalah cerita lain. Partikel berinteraksi sangat lemah dengan materi sehingga biasanya lolos dari detektor tanpa jejak.
Reines dan rekannya Clyde L. Cowan Jr. memutuskan untuk berhenti menebak-nebak. Mereka menginginkan bukti.
Mereka memulainya di Hanford Engineer Works di Washington. Kemudian mereka pindah ke laboratorium Savannah River di South Carolina. Pengaturan mereka sederhana dalam konsep, brutal dalam pelaksanaannya. Mereka menempatkan tangki besar berisi air yang dicampur dengan kadmium klorida di sebelah reaktor nuklir. Mengapa reaktor? Karena reaktor mengeluarkan neutrino hingga triliunan.
Kilatan Ganda
Eksperimen ini mengandalkan peristiwa langka. Sebuah neutrino akan bertabrakan dengan proton di dalam air. Tabrakan ini menyebabkan dua hal sekaligus.
Pertama, ia menciptakan positron dan neutron. Positron bergerak cepat melalui air, melambat, dan kemudian bertabrakan dengan elektron. Tabrakan itu menghancurkan kedua partikel tersebut, melepaskan foton. Kilatan ini ditangkap oleh detektor kilau.
Mikrodetik kemudian, neutron melambat dan diserap oleh inti kadmium. Interaksi kedua ini melepaskan kumpulan fotonnya sendiri.
Inilah kuncinya. Anda bisa melihat flash pertama. Lalu, sepersekian detik kemudian, Anda melihat yang kedua.
Oleh karena itu, rekaman terpisah dari kedua tumbukan tersebut memberikan bukti keberadaan neutrino.
Sinyal kedua adalah pistol berasap. Ini menegaskan bahwa interaksi tersebut bukanlah kebisingan latar belakang. Itu nyata. Neutrino ada di sana.
Jendela Baru di Alam Semesta
Reines tidak berhenti pada satu eksperimen yang berhasil. Ia menyadari bahwa mendeteksi neutrino dapat membuka cara baru dalam memandang kosmos. Jika neutrino dapat melewati bintang dan planet tanpa terhalang, maka neutrino dapat membawa informasi dari peristiwa paling kejam di alam semesta langsung ke Bumi.
Dia pindah ke Case Institute of Technology pada tahun 1959, kemudian ke Universitas California di Irvine, di mana dia mengajar hingga pensiun pada tahun 1988. Dia membantu merintis astronomi neutrino, membangun detektor jauh di bawah tanah untuk melindunginya dari sinar kosmik.
Pauli dan Fermi membayangkan neutrino. Reines dan Cowan menjadikannya nyata.
Neutrino masih sulit ditangkap. Itu masih hampir tidak terlihat.
