NEUTRINO TIDAK MENEMUKAN BUIH DI RUANG-WAKTU

Fisika masih belum memiliki teori gravitasi kuantum yang berfungsi. Tetapi sebagian besar kandidatnya memiliki satu harapan yang sama: pada skala Planck yang sangat kecil, ruang-waktu tidak lagi mulus dan mulai berfluktuasi. Fisikawan menyebutnya buih ruang-waktu. Salah satu gambaran konkretnya adalah latar lubang hitam virtual, mikroskopis dan sekejap, yang muncul dan menguap dalam skala waktu sesingkat mungkin.

Satu fluktuasi semacam itu terlalu kecil untuk diperhatikan. Tetapi partikel yang menempuh jarak jauh dapat menumpuk efeknya. Perilaku kuantumnya perlahan memudar menjadi keacakan klasik biasa — proses yang disebut dekoherensi.

Jam kuantum yang melintasi Bumi

Neutrino adalah partikel uji yang ideal. Neutrino tidak bermuatan listrik dan hanya merasakan gaya lemah dan gravitasi, sehingga dapat menembus seluruh planet tanpa gangguan. Dan neutrino membawa jam kuantum bawaan: neutrino yang lahir dengan satu “cita rasa” (elektron, muon, atau tau) berosilasi menjadi cita rasa lain saat bergerak. Osilasi ini adalah efek interferensi. Jika buih ruang-waktu mengacak keadaan kuantum neutrino di sepanjang jalan, osilasinya akan teredam.

Neutrino terbaik untuk ini adalah neutrino atmosfer, yang tercipta ketika sinar kosmik menghantam atmosfer. Neutrino yang datang dari bawah telah menembus Bumi — hingga sepanjang diameternya — dan mencapai energi sangat tinggi, tempat efek yang terkait dengan skala Planck diperkirakan paling kuat.

Kolaborasi IceCube menguji dua gambaran tentang apa yang mungkin dilakukan lubang hitam virtual terhadap neutrino yang melintas: mengubahnya secara acak ke sebuah keadaan tertentu, atau menggeser fase internalnya dengan besaran acak.

Diagram: sebuah neutrino menembus Bumi menuju IceCube; empat garis bergelombang menunjukkannya lewat tanpa gangguan, atau diubah oleh lubang hitam virtual.

Sebuah neutrino muon dari hujan sinar kosmik menembus Bumi menuju IceCube. Di sepanjang jalan, lubang hitam virtual (VBH) dapat mengubah cita rasanya, memproyeksikannya ke keadaan massa, atau menggeser fasenya. — Gambar 1, Kolaborasi IceCube (2026), arXiv:2610.14144.

Efek ini dijelaskan oleh persamaan standar untuk sistem kuantum yang “bocor” ke lingkungannya, yaitu persamaan Lindblad:

ρ̇ = −i[H, ρ] − D[ρ]

Suku pertama adalah osilasi biasa; suku kedua, D, adalah peredamannya. Kekuatannya, Γ, diasumsikan tumbuh seiring energi menurut hukum pangkat, Γ(E) = Γ₀ (E/E₀)ⁿ, dan tim menguji n = 0, 1, 2, dan 3. Kasus n = 2 paling beralasan, karena muncul dalam beberapa perhitungan teori string.

368.071 neutrino, tanpa pengaburan

IceCube adalah satu kilometer kubik es Antarktika yang diawasi 5.160 sensor cahaya. Tim memakai data 10,7 tahun: 368.071 neutrino muon yang naik menembus Bumi, dengan energi dari 0,5 hingga 100 TeV — sepuluh kali lebih tinggi daripada pencarian IceCube sebelumnya untuk efek ini. Analisisnya dilakukan secara buta, dan setiap pemeriksaan harus lulus sebelum hasilnya dibuka.

Kesimpulannya: data cocok di mana-mana dengan osilasi tiga cita rasa yang biasa. Tidak ada defisit di tempat dekoherensi seharusnya paling terasa.

Dua grafik batas atas terhadap pangkat n, dengan bintang merah di bawah penanda lama dan garis hijau berlabel kealamian skala Planck.

Batas atas baru (bintang merah) dibandingkan dengan eksperimen sebelumnya. Untuk n = 3, bintangnya berada di bawah garis hijau yang menandai efek “alami” pada skala Planck. — Gambar 6, Kolaborasi IceCube (2026), arXiv:2610.14144.

Untuk n = 2 dan n = 3, batasnya memperbaiki batas IceCube sebelumnya lebih dari sepuluh kali lipat. Peningkatannya terutama berasal dari neutrino berenergi paling tinggi.
Untuk n = 2, kekuatan dekoherensi harus di bawah 7,26 × 10⁻¹⁹ elektronvolt pada 1 TeV, di kedua model.
Untuk n = 3, batasnya kini mencapai di bawah ekspektasi “alami” skala Planck — nilai yang diperoleh dengan mengasumsikan efeknya menjadi sekuat skala Planck itu sendiri pada energi Planck. Inilah pertama kalinya tingkat ini tercapai untuk n = 3.

Bersembunyi lebih baik dari dugaan

Jika buih ruang-waktu meredam osilasi neutrino dengan cara ini, buih itu harus ditekan lebih kuat daripada yang diprediksi estimasi alami skala Planck — melalui suatu mekanisme tambahan, atau dengan ketergantungan pada energi yang bukan hukum pangkat sederhana. Para penulis menyebutnya batasan paling ketat hingga saat ini untuk kelas model ini.

Uji ini memiliki titik buta. IceCube tidak dapat membedakan neutrino dari antineutrino satu per satu, sehingga analisisnya mengasumsikan keduanya berperilaku sama. Dan modelnya sengaja dibuat sederhana, dengan satu parameter peredaman. Sampel yang lebih besar, terutama dari detektor IceCube-Gen2 yang direncanakan, akan mendorong pencarian lebih jauh.