1.555 NEUTRINO YANG MENYENGGOL SELURUH INTI ATOM

Kadang-kadang sebuah neutrino tidak menumbuk satu partikel di dalam atom, melainkan seluruh inti sekaligus, yang terpental sebagai satu blok. “Hamburan elastis koheren neutrino-inti” (coherent elastic neutrino-nucleus scattering) ini diramalkan pada 1974. Karena seluruh inti ikut berperan, peluang tumbukan menjadi lebih besar, sehingga detektor yang beratnya hanya beberapa kilogram dapat melihatnya.

Peristiwa ini pertama kali dideteksi oleh kolaborasi COHERENT, dengan neutrino dari sebuah sumber neutron. Detektor materi gelap yang besar juga telah melaporkan bukti adanya peristiwa ini dengan neutrino dari Matahari. Reaktor nuklir adalah sumber lain: reaktor menghasilkan antineutrino berenergi lebih rendah, hingga sekitar 10 juta elektronvolt. Deteksi pertama di sebuah reaktor datang dari CONUS+ sendiri, dengan signifikansi 3,7 σ.

Bisikan energi

Kendalanya adalah betapa kecilnya sentakan itu. Antineutrino dari reaktor membuat inti germanium terpental dengan energi paling banyak beberapa ribu elektronvolt. Hanya 15 hingga 20% energi itu yang berubah menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca detektor. Semua peristiwa menumpuk tepat di atas energi terendah yang dapat dicatat detektor — persis di tempat kalibrasi paling sulit.

Detektor di samping teras reaktor

CONUS+ berada di pembangkit listrik tenaga nuklir Leibstadt di Swiss, 20,7 meter dari teras sebuah reaktor yang menghasilkan panas 3,6 gigawatt. Detektor ini beroperasi sejak November 2023. Untuk kampanye keduanya, dua kristal germanium ultramurni yang lebih besar bergabung dengan salah satu detektor asli: total 5,6 kilogram massa aktif. Perisai ringkas dari timbal dan plastik bermuatan boron, sebuah detektor yang menolak (veto) muon kosmik, dan aliran udara bebas radon yang terus-menerus memangkas latar belakang dengan faktor sekitar 10.000.

Data diambil dari Februari 2025 hingga Juli 2026: 1.296 kilogram-hari dengan reaktor menyala dan 86 dengan reaktor berhenti.

Menghitung secara buta

Agar tidak menipu diri sendiri, para fisikawan menyembunyikan data berenergi rendah selama mereka menyiapkan analisis, lalu membuka data detektor satu per satu. Hasilnya: 1.555 ± 152 peristiwa. Sinyalnya 10,2 kali lebih besar daripada ketidakpastiannya. Model Standar fisika partikel memprediksi 1.701 ± 198 — sesuai dalam 0,6 simpangan baku, dengan rasio terukur terhadap prediksi 0,91 ± 0,14.

Satu pemeriksaan yang berguna: dengan reaktor berhenti, pencocokan menemukan 22 ± 29 peristiwa, konsisten dengan nol. Sinyal yang tidak berasal dari reaktor akan menghasilkan sekitar 103.

Tiga spektrum energi dengan latar belakang berwarna yang bertumpuk dan sinyal oranye pada energi-energi terendah.

Cacahan di ketiga detektor dengan reaktor menyala: sinyal neutrino (oranye) berada di atas latar belakang, tepat di atas ambang. — Gambar 1, Kolaborasi CONUS (2026), arXiv:2610.37318.

Tangkapan terbesar sejauh ini

Menurut para penulis, ini adalah sampel terbesar dari tumbukan semacam ini yang pernah dideteksi, dan pengukuran paling presisi pada energi reaktor, dengan presisi yang sebanding dengan hasil terbaru COHERENT pada germanium. Ketidakpastian hitungannya kini 9,8%, hampir tiga kali lebih kecil daripada pada kampanye pertama.

Hasil ini sejalan dengan batas atas yang ditetapkan oleh eksperimen germanium lain di reaktor. Sebaliknya, sinyal yang dilaporkan oleh eksperimen Dresden-II sesuai dengan laju yang jelas lebih tinggi daripada yang teramati oleh eksperimen germanium lain di reaktor, termasuk yang ini.

Grafik logaritmik penampang lintang terhadap jumlah neutron, dengan tiga kurva yang menanjak dan titik-titik data dari beberapa eksperimen.

Kekuatan tumbukan terhadap jumlah neutron dalam inti sasaran: CONUS+ (wajik hitam, germanium) berada pada kurva reaktor (merah). — Gambar 3, Kolaborasi CONUS (2026), arXiv:2610.37318.

Menimbang gaya lemah

Dalam Model Standar, laju tumbukan bertambah sebanding dengan kuadrat “muatan lemah” inti:

Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z

dengan N dan Z adalah jumlah neutron dan protonnya, dan θ_W adalah sudut pencampuran lemah, sebuah parameter gaya nuklir lemah. Dari hitungan itu, tim tersebut memperoleh sin²θ_W = 0,225 ± 0,022, sejalan dengan nilai yang diharapkan, 0,2387. Di antara pengukuran sejenis, pengukuran ini menyelidiki gaya itu pada transfer momentum terendah.

Masih menghitung

Pengukuran ini sebagian besar masih dibatasi oleh jumlah peristiwa. Satu tahun data lagi akan menurunkan ketidakpastian statistik hingga sekitar 5%. Kalibrasi yang lebih baik di ambang dan pengukuran baru tentang cara germanium mengubah energi pentalan seharusnya memperkecil ketidakpastian prediksi. Para penulis melihat neutrino reaktor beralih dari deteksi pertama ke pengukuran presisi.