Tersembunyi jauh di bawah pegunungan Ikeno, dekat kota Hida, Prefektur Gifu, Jepang, berdiri sebuah observatorium neutrino bernama Super-Kamiokande (Super-K). Laboratorium bawah tanah ini adalah jendela menuju pemahaman yang lebih dalam tentang alam semesta, terutama melalui studi partikel misterius bernama neutrino.
Berlokasi 1.000 meter di bawah permukaan bumi, Super-K dirancang untuk memburu neutrino berenergi tinggi, mengamati peluruhan proton, menyelidiki neutrino matahari dan atmosfer, serta memantau ledakan supernova di galaksi Bima Sakti. Kedalaman ini dipilih untuk meminimalkan gangguan dari radiasi kosmik yang dapat mengganggu deteksi neutrino.
Struktur fisik Super-K sungguh unik. Ia terdiri dari tangki baja tahan karat berbentuk silinder raksasa, setinggi 41,4 meter dan berdiameter 39,3 meter. Tangki ini menampung lebih dari 50.000 ton air ultra murni, sebuah elemen kunci dalam deteksi neutrino.
Neutrino adalah partikel subatomik yang sangat sulit ditangkap karena kemampuannya menembus materi tanpa interaksi yang signifikan. Setiap detik, miliaran neutrino melewati tubuh kita tanpa kita sadari. Ukurannya yang sangat kecil dan ketiadaan muatan listrik membuatnya kebal terhadap gaya elektromagnetik, yang biasanya kita gunakan untuk mendeteksi partikel lain.
Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan Jepang menciptakan detektor revolusioner yang menggunakan air ultra murni. Air ini berfungsi sebagai medium di mana neutrino dapat berinteraksi, menghasilkan kilatan cahaya yang dapat dideteksi.
Dinding tangki dilapisi dengan photomultiplier tubes (PMT) sensitif. Ketika neutrino berinteraksi dengan molekul air, mereka menghasilkan cahaya lemah. PMT ini menangkap cahaya tersebut dan mengubahnya menjadi sinyal elektronik, yang memungkinkan ilmuwan untuk merekonstruksi sifat-sifat neutrino.
Kemurnian air sangat penting. Air diproses secara berkelanjutan untuk menghilangkan bakteri dan partikel-partikel lain yang dapat mengganggu deteksi cahaya. Proses pemurnian menggunakan sinar ultraviolet untuk memastikan air sebersih mungkin.
Operasional Super-K dikendalikan oleh sistem komputer yang canggih. Sistem ini memantau dan merekam data dari ribuan PMT, memberikan informasi yang diperlukan untuk menganalisis interaksi neutrino.
Saat ini, para peneliti Jepang sedang mempersiapkan penerus Super-K, sebuah fasilitas yang lebih besar dan lebih canggih yang disebut Hyper-Kamiokande (Hyper-K). Dengan volume 20 kali lebih besar dari Super-K, Hyper-K diharapkan dapat membuka babak baru dalam studi neutrino. Fasilitas ini diproyeksikan akan mulai beroperasi pada tahun 2026.
Pembangunan Hyper-K merupakan proyek ambisius yang melibatkan kerja keras dan dedikasi dari para ilmuwan dan insinyur.
