Di kedalaman bawah tanah Jepang, tersembunyi sebuah mahakarya teknologi bernama Super-Kamiokande (Super-K). Fasilitas ini adalah detektor neutrino terbesar di dunia, sebuah kubah raksasa yang berisi 50.000 ton air yang sangat murni. Tujuannya? Menangkap partikel neutrino yang terkenal sulit ditangkap.
Air di Super-K bukanlah air biasa. Ia adalah air ultra-murni, bebas dari mineral dan kontaminan, suatu kondisi yang hanya bisa dicapai di laboratorium khusus. Saking murninya, air ini tidak layak diminum karena dapat merusak sel tubuh. Kebersihan air ini dijaga ketat oleh sistem penyaringan canggih yang menghilangkan bakteri, ion, gas, dan zat korosif untuk memaksimalkan sensitivitas detektor.
Meskipun triliunan neutrino melintasi tangki Super-K setiap hari, hanya sekitar 30 partikel yang berinteraksi dengan molekul air. Interaksi ini menghasilkan partikel yang bergerak lebih cepat dari cahaya di dalam air, menciptakan kilatan cahaya biru yang dikenal sebagai efek Cherenkov. Kilatan ini kemudian dideteksi oleh lebih dari 13.000 tabung fotomultiplier yang melapisi dinding tangki.
Untuk meningkatkan kemampuannya, para ilmuwan Super-K berencana untuk membuat detektor ini seribu kali lebih sensitif. Solusinya? Menambahkan gadolinium sulfat ke dalam air. Senyawa ini akan membantu menangkap lebih banyak sinyal neutrino, terutama yang berasal dari peristiwa langka seperti ledakan supernova.
Neutrino berasal dari berbagai sumber: reaksi di inti bintang, supernova, reaktor nuklir, dan akselerator partikel buatan manusia. Karena tidak bermuatan listrik dan hampir tidak memiliki massa, neutrino jarang berinteraksi dengan materi lain. Sifat unik ini menjadikannya kunci untuk memahami misteri alam semesta.
Ide penambahan gadolinium pertama kali muncul pada tahun 2002. Proyek lanjutan ini diberi nama GADZOOKS! (Gadolinium Antineutrino Detector Zealously Outperforming Old Kamiokande, Super!).
Sebelum menerapkan ide ini ke Super-K, para peneliti membangun prototipe mini bernama EGADS (Evaluating Gadolinium’s Action on Detector Systems). Dengan ukuran hanya 0,4% dari Super-K, EGADS berisi 200 ton air ultra-murni dan 240 tabung detektor cahaya. EGADS memungkinkan pengujian aman terhadap efek gadolinium sebelum digunakan di Super-Kamiokande yang sebenarnya.
Dengan inovasi ini, para ilmuwan berharap dapat menangkap neutrino peninggalan supernova yang telah berkelana di alam semesta selama 13,8 miliar tahun. Jika berhasil, Super-Kamiokande akan menjadi detektor neutrino terbesar dan terpeka dalam sejarah penelitian partikel.
