EraAIdailyNews, 22 September 2026 — Detektor seukuran saku berharga sekitar 100 dolar dapat mengungkap aliran partikel kosmik tak terlihat yang terus-menerus melewati Bumi dan bahkan menembus tubuh kita. Apa yang awalnya merupakan proyek fisika mahasiswa kini dipakai dalam eksperimen besar, misi balon, dan berpotensi untuk wahana antariksa masa depan.
Banyak partikel itu berkaitan dengan sinar kosmik, yaitu partikel sangat berenergi yang dapat berasal dari bintang yang meledak dan peristiwa hebat lain jauh di luar tata surya kita. Ketika sinar kosmik menghantam atom tinggi di atmosfer Bumi, partikel itu menciptakan hujan partikel sekunder.
Di antaranya terdapat muon, yang dapat menembus atmosfer dan bahkan masuk ke bawah tanah. Profesor fisika University of Delaware Spencer Axani mengembangkan perangkat bernama CosmicWatch yang membuat pendeteksian partikel tak terlihat itu jauh lebih mudah.
Teknologi tersebut kini dipakai mulai dari siswa sekolah menengah hingga peneliti profesional. CosmicWatch kira-kira seukuran sekotak biskuit. Dibuat dari komponen elektronik berbiaya sekitar 100 dolar, detektor itu berkedip dan mencatat hitungan setiap kali sebuah muon melewatinya.
Informasinya disimpan sehingga pengguna dapat mengunduh dan menganalisis datanya di kemudian hari. Perangkat itu awalnya dibuat sebagai cara murah untuk memperkenalkan fisika partikel kepada siswa. Sejak itu, CosmicWatch juga menemukan peran dalam riset astrofisika internasional.
Axani menyatakan detektor CosmicWatch memungkinkan pihaknya melakukan jauh lebih banyak fisika dengan biaya yang jauh lebih rendah, dalam bentuk ringkas dan portabel, sehingga membuka pintu bagi banyak jenis eksperimen baru dan peluang penyuluhan.
Sejarah perangkat ini bermula pada 2017, ketika Axani masih menjadi mahasiswa pascasarjana di Massachusetts Institute of Technology. Tujuan awalnya adalah membangun detektor muon yang ringkas dan hemat energi untuk dipakai di observatorium IceCube di Antartika. IceCube adalah detektor raksasa yang terkubur di bawah es dan mencari neutrino, jenis partikel subatomik lain. Detektor muon berguna di sana karena membantu peneliti membedakan muon dari neutrino yang ingin mereka identifikasi.
Saat proyek berkembang, Axani menyadari teknologi yang sama bisa dibuat cukup portabel dan murah untuk keperluan pendidikan. CosmicWatch kemudian berevolusi menjadi alat penyuluhan untuk mengajarkan fisika partikel. Setelah bergabung dengan fakultas University of Delaware pada 2022, ia terus menyempurnakan rancangannya dan baru saja merilis versi ketiga.
Perbaikan yang dipaparkan dalam artikel di jurnal Journal of Instrumentation pada Oktober membuat detektor terbaru itu mampu memantau lingkungan sekitarnya, menahan tingkat radiasi tinggi, dan mengumpulkan data lebih cepat. Masooma Sarfraz, mahasiswa doktoral di lab Axani sekaligus penulis utama artikel itu, mengaku awalnya belum sepenuhnya menghargai kaya fisika di balik cara kerja detektor, dan pengalaman ini menjadi kesempatan sempurna untuk menyelami sisi eksperimen.
Rancangan terbaru itu juga cocok untuk mengkalibrasi detektor berskala besar. Perangkat ini kini dipakai dalam eksperimen NuDot di University of Delaware dan pada detektor materi gelap Coherent CAPTAIN-Mills di Los Alamos, New Mexico. Peneliti juga sedang mengembangkan versi lain yang bisa mengukur sinar kosmik primer di atas roket dan wahana antariksa.
Ilmuwan mempelajari muon karena partikel itu dapat memberi petunjuk tentang sebagian peristiwa paling dahsyat di kosmos, termasuk supernova, semburan sinar gamma, dan blazar. Dengan mengukur muon, peneliti dapat memperkirakan sifat sinar kosmik asalnya, termasuk energi, massa, dan arahnya.
Fluks muon juga berperan penting dalam sejarah fisika. Pada awal 1940-an, pengukuran partikel itu memberikan salah satu konfirmasi eksperimental pertama atas teori relativitas khusus Einstein.
Muon juga berguna untuk mempelajari objek di Bumi. Partikel itu dapat menembus material padat seperti dinding, batu, atau tubuh manusia tanpa menimbulkan kerusakan. Karena meninggalkan jejak energi yang dapat dideteksi, ilmuwan dapat memakainya untuk memotret struktur yang tersembunyi di balik materi dalam jumlah besar. Pada 2016, teknologi muon mengungkap koridor tak dikenal di Piramida Agung Giza.
Tantangannya, detektor muon konvensional sering berukuran besar dan mahal. Hal itu membatasi eksperimen yang dapat dilakukan peneliti sekaligus jumlah sekolah yang dapat memberi siswa akses langsung ke teknologi tersebut. Axani menyatakan mata kuliah laboratorium fisika sarjana pada umumnya memakai rak elektronik seukuran lemari kecil untuk mengukur muon, sehingga biaya dan ukurannya menjadi hambatan nyata bagi banyak sekolah.
Di University of Delaware, Axani memakai detektor ini untuk mengajarkan fisika partikel, fisika nuklir, dan astrofisika. Mahasiswanya merakit sendiri perangkat itu, memperoleh pengalaman dengan elektronik berkecepatan tinggi, lalu memakai detektor hasil rakitan mereka dalam eksperimen yang mereka rancang sendiri. Musarate Shams, mahasiswa doktoral program sains dan teknik kuantum, memodifikasi CosmicWatch miliknya dengan menambah sensor suhu dan tekanan untuk meneliti sinar kosmik di atmosfer atas Bumi. Pada Mei, detektor itu terbang dengan balon ketinggian hingga 100.000 kaki, mendekati tepi antariksa, dan pengukuran tersebut memperlihatkan bagaimana aliran sinar kosmik berubah seiring naiknya ketinggian.
Di luar kampus, Natasha Holmes, profesor fisika di Cornell University, juga mengajak mahasiswa pada kuliah fisika pengantar mereka merakit detektor ini dan melakukan eksperimen dengannya. Axani memperkirakan ribuan CosmicWatch telah dibuat sejak versi pertama muncul delapan tahun lalu, dan ia berharap angka itu bisa jauh lebih besar lewat upaya sains warga secara global, ketika orang-orang di berbagai belahan dunia mengukur laju muon setempat lalu mengirim hasilnya ke satu titik pusat daring sehingga tercipta gambaran yang lebih luas tentang aktivitas partikel di sekitar planet.
Axani juga sedang mengembangkan sistem detektor terkait yang bisa membantu sekelompok satelit merespons perubahan lingkungan dengan lebih cerdas, misalnya memberi tahu satelit tetangga saat suar surya terdeteksi agar mereka dapat mematikan daya bila perlu. Menurutnya, proyek yang bermula sebagai program pendidikan ternyata merambah banyak bidang fisika lanjutan.
Sumber: ScienceDaily, September 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar