NEUTRINO MANA YANG PALING BERAT? JUNO CONDONG KE SATU ARAH

Neutrino terkenal sulit ditangkap. Penemuan bahwa mereka “berosilasi” — berganti jenis selama bergerak — membuktikan bahwa mereka bermassa. Ada tiga jenis (atau “rasa”) neutrino, dan masing-masing merupakan campuran dari tiga keadaan massa. Fisikawan telah mengukur seberapa jauh jarak antarmassa itu. Mereka masih belum tahu dalam urutan apa massa-massa itu tersusun.

Tersisa dua pilihan. Dalam urutan normal, keadaan massa ketiga lebih berat daripada yang pertama; dalam urutan terbalik, ia lebih ringan. Eksperimen dengan berkas akselerator dan dengan neutrino dari atmosfer menyelidiki pertanyaan ini lewat cara materi membelokkan osilasi, tetapi jawabannya terjalin dengan hal-hal lain yang belum diketahui. Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) menyerangnya dengan cara lain: dari osilasi murni, dalam ruang hampa, antineutrino yang keluar dari reaktor nuklir.

Bola raksasa di bawah bukit

JUNO terletak di bawah Bukit Dashi di Guangdong, Tiongkok, di bawah 650 meter batuan. Jantungnya adalah 20.000 ton sintilator cair — cairan yang berpendar ketika dilewati partikel — di dalam bola akrilik yang diawasi oleh sekitar 17.600 sensor cahaya besar dan 25.600 sensor kecil.

Antineutrino datang dari delapan teras reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir Yangjiang dan Taishan, rata-rata sejauh 52,5 kilometer. Ketika satu antineutrino menumbuk proton, ia menghasilkan positron dan neutron. Kilatan positron memberi energinya; penangkapan neutron sesaat kemudian memastikan peristiwanya.

Pada jarak itu, spektrum energi membawa gelombang lambat dengan riak-riak cepat di atasnya. Riak-riak itulah yang menyimpan urutan massa. Membacanya menuntut resolusi energi yang luar biasa — sekitar 3,5% di pusat detektor — dan pengetahuan sempurna tentang spektrum reaktor sebelum terjadi osilasi apa pun. Untuk pertama kalinya, tim memakai untuk itu sebuah detektor kecil yang diletakkan tepat di samping satu teras Taishan, TAO.

Histogram peristiwa yang terdeteksi terhadap energi, dengan kurva abu-abu yang jauh lebih tinggi untuk prediksi tanpa osilasi.

Spektrum energi dari 8.294 peristiwa: data (hitam) berada jauh di bawah apa yang akan terlihat tanpa osilasi (abu-abu). — Gambar 3, Kolaborasi JUNO (2026), arXiv:2609.37895.

207 hari, 8.294 antineutrino

Analisis ini mencakup 207,2 hari data, dari 30 Agustus 2025 hingga 18 Mei 2026 — lebih dari tiga kali lipat analisis pertama JUNO. Analisis dilakukan secara buta, dan tiga kelompok independen menjalankannya secara paralel dengan hasil yang konsisten.

Parameter “matahari”, yang mengendalikan gelombang lambat, mencapai ketelitian 2,1% dan 1,1%: pengukuran paling presisi di dunia, kini diperbaiki lagi.
Selisih massa besar, Δm²₃₁, diukur oleh JUNO untuk pertama kalinya, dengan ketelitian sekitar 1%: +2,509 × 10⁻³ eV² jika urutannya normal, −2,482 × 10⁻³ eV² jika terbalik.

Dengan jumlah data sebanyak ini, JUNO sendiri masih melihat beberapa kemungkinan solusi untuk selisih itu; pengukuran sebelumnya oleh eksperimen Daya Bay memilih yang benar, dan JUNO menetapkan ketelitiannya.

Petunjuk ke arah “normal”

Untuk menimbang kedua urutan, tim menambahkan nilai selisih massa yang diukur oleh eksperimen akselerator. Ketegangan antara hasil reaktor dan akselerator lebih besar dalam hipotesis terbalik. Hasilnya: urutan terbalik tidak diunggulkan pada 2,1 sigma (nilai-p sekitar 2%), berapa pun nilai fase CP yang belum diketahui. Sebuah analisis Bayesian independen memberi peluang 10,18 banding 1 bagi urutan normal.

Dua panel histogram merah dan biru yang membandingkan urutan normal dan terbalik.

Atas: nilai terukur (garis putus-putus) dibandingkan dengan eksperimen simulasi untuk tiap urutan. Bawah: analisis Bayesian, dengan faktor 10,18 untuk urutan normal. — Gambar 8, Kolaborasi JUNO (2026), arXiv:2609.37895.

Kolaborasi menyebutnya sebuah “indikasi”, yang pertama dari JUNO. Penemuan sejati membutuhkan signifikansi yang jauh lebih tinggi, dan data bertahun-tahun lagi. Sambil jalan, detektor ini juga mengukur fluks geoneutrino — antineutrino dari uranium dan torium di dalam Bumi — dengan apa yang disebut para penulis sebagai sampel kandidat terbesar yang pernah dikumpulkan.

Kolaborasi JUNO beranggotakan 62 lembaga, termasuk Institute of High Energy Physics di Beijing.