Deteksi Tsunami dari Riak Gelombang Muon

Muon merupakan partikel sub atom baru yang belum lama ditemukan. Dengan alat sensitif, muon yang bergerak oleh adanya gelombang tsunami, dapat diketahui.

Tsunami merupakan gelombang air besar yang diakibatkan oleh gangguan di dasar laut, seperti gempa bumi. Gangguan ini membentuk gelombang yang menyebar ke segala arah dengan kecepatan mencapai 600 - 900 kilometer per jam.
Penyebab tsunami yang paling umum adalah gempa bumi bawah laut, terutama yang terjadi di zona tunjaman. Terjadinya tsunami biasanya ketika ada guncangan gempa dengan kekuatan 7,0 skala magnitudo momen atau lebih. Penyebab lainnya adalah longsor, letusan gunung, dan jatuhnya benda besar seperti meteor ke dalam air.
Deteksi tsunami sejauh ini masih belum akurat. Menyadari hal itu, para peneliti terus berusaha menemukan cara yang lebih baik dalam mendeteksi adanya tsunami setelah gempa bumi terjadi.
Sebuah studi oleh para peneliti di Universitas Tokyo, Jepang, baru-baru ini melaporkan pendekatan deteksi tsunami dengan pemantauan muon.
Muon merupakan partikel elementer yang sangat energik. Partikel ini tercipta karena adanya saat sinar kosmik datang dari luar angkasa. Keberadaannya ada di mana-mana di atmosfer, dan dapat menembus materi apa saja dengan aman, termasuk tubuh manusia.
Jalur merambat muon dapat tergeser oleh kekuatan alam yang besar seperti tsunami. Dengan menggunakan instrumen yang sangat sensitif bernama the Tokyo-Bay Seafloor Hyper KiloMetric Submarine Deep Detector atau Detektor Dalam Kapal Selam Hyper-Kilometrik di Dasar Laut Teluk Tokyo yang disingkat TS-HKMSDD, pergerakan muon dapat dideteksi.
Untuk mengetahui adanya tsunami, TS-HKMSSD akan mendeteksi gelombang tsunami melalui riak dari gelombang muon. Secara seketika (real time) dan akurat, alat kemudian memberi peringatan kepada pihak yang berwenang sebelumnya.
"TS-HKMSDD adalah observatorium muon bawah air pertama di dunia, dan mendeteksi berbagai aktivitas muon selama tsunami," kata ahli geofisika di Universitas Tokyo, Hiroyuki Tanaka, dalam laporannya pada jurnal Scientific Reports.
"Variasi ini sesuai dengan gelombang laut yang diukur dengan metode lain. Menggabungkan pembacaan ini berarti kita dapat menggunakan data muografi untuk secara akurat memodelkan perubahan permukaan laut, melewati metode lain yang memiliki kekurangan," papar dia.
Metode lain itu termasuk pengukur pasang surut, pelampung di dalam air, citra satelit yang diambil dari atas, dan berbagai sensor di laut itu sendiri. Deteksi muon, kata Tanaka, sangat menjanjikan karena lebih cepat, lebih murah, dan lebih mudah dirawat daripada pendekatan yang ada saat ini.
Pada praktiknya, TS-HKMSDD dapat mendeteksi langsung tsunami ringan yang melewati Teluk Tokyo pada September 2021. Tsunami itu disebabkan oleh topan yang mendekati Jepang dari selatan. Saat lautan mengembang, jumlah muon sedikit berubah karena tersebar oleh volume air.

Sistem Peringatan Dini
Sebagai sistem teruji, TS-HKMSSD disarankan untuk dipasang pada terowongan lain di daerah yang berisiko tsunami. Alat ini juga dapat digunakan bersama peralatan seperti pengukur pasang surut sebagai bagian dari sistem peringatan dini.
"Berkat keberhasilan yang kami dapatkan dari tes awal seperti ini, sistem serupa sudah diuji coba di Inggris dan Finlandia," kata Tanaka.
Menurut dia, usaha untuk mendeteksi muon penuh tantangan, apalagi memasang instrumen rumit di terowongan yang sibuk bisa jadi sulit. "Tapi kami berterima kasih atas kerja sama lembaga yang bertanggung jawab atas terowongan Teluk Tokyo," kata dia.
TS-HKMSSD sebagai detektor muon memiliki ukuran kecil. Panjangnya hanya sekitar 2 meter (6,5 kaki). Saat ini sebanyak 20 alat tersebut telah ditempatkan di sepanjang terowongan jalan di bawah Teluk Tokyo, bekerja sama untuk menciptakan sistem keseluruhan.
Selain mendeteksi tsunami, sistem seperti ini bisa digunakan untuk mencari cadangan gas alam dan mengungkap pola gempa purba.
Namun untuk saat ini, para peneliti senang fokus menjalankan TS-HKMSSD sebagai pendeteksi tsunami yang akurat. hay/I-1

Kekuatan Fundamental Alam Baru

Dari magnet yang menempel di kulkas sampai ke lemparan bola basket ke keranjang, kekuatan fisika berperan dalam setiap sisi kehidupan ini. Semua kekuatan fundamental alam semesta setiap hari dapat digambarkan dalam empat kategori, yaitu gravitasi, magnet elektron, gaya inti kuat, dan gaya inti lemah.
Kekuatan atau gaya fundamental alam semesta dapat diartikan sebagai kekuatan dasar yang membentuk, mengatur, menjaga, dan melestarikan semua materi di alam semesta. Empat kekuatan merupakan gaya mutlak yang ada di alam.
Para pakar fisika mengatakan mereka menemukan kekuatan fundamental alam yang kelima yang kemudian dinamakan muon. Temuan ini berdasarkan penelitian yang dilakukan di laboratorium di Batavia, di dekat Chicago, Amerika Serikat.
Muon adalah satu dari partikel fundamental yang serupa dengan elektron, namun 200 kali lipat lebih berat. Eksperimen Muon g-2 mencakup pengiriman partikel berbentuk cincin 14 meter dan penggunaan medan magnet. Dalam hukum fisika saat ini, berdasarkan model standar, langkah ini dapat menyebabkan muon bergerak dengan kecepatan tertentu.
Sebaliknya, para ilmuwan menemukan bahwa muon bergoyang dengan kecepatan yang lebih tinggi dari yang diperkirakan. Ini mungkin disebabkan oleh kekuatan alam yang benar-benar baru dalam dunia sains.
Sejumlah pakar fisika percaya hasil ini mengarah pada temuan sub-artikel yang belum pernah ditemukan. Ada dua hipotesis, temuan partikel yang pernah disebut lepton quark, dan yang lainnya Z' boson (Z-prime boson).
Bulan lalu, pakar fisika yang bekerja di eksperimen penumbuk Hadron raksasa (large Hadron collider/LHC) menggambarkan hasil itu dapat mengarah pada temuan partikel baru dan kekuatan baru.
Dr Mitesh Patel, dari Imperial College London, yang terlibat dalam proyek itu mengatakan, kompetisi untuk menemukan eksperimen ini telah dimulai dan untuk mendapatkan bukti bahwa ini adalah sesuatu yang baru.
"Diperlukan data dan pengukuran lagi dan semoga menunjukkan bukti bahwa efek ini menjadi kenyataan," papar dia.
Sebelumnya ditemukan muon, empat kekuatan fundamental yaitu gravitasi, magnet elektron, gaya inti kuat, dan gaya inti lemah, mengatur bagaimana objek dan partikel di semesta berinteraksi satu sama lain. Misalnya, gravitasi menyebabkan objek jatuh dan barang berat seolah bisa menempel erat ke dasar.
Dewan sains dan teknologi Inggris, Science and Technology Facilities Council (STFC) mengatakan hasil itu memberikan bukti kuat partikel subatom atau kekuatan baru yang belum ditemukan. Tetapi hasil dari eksperimen Muon g-2 itu masih belum cukup konklusif.
Kemungkinan ditemukannya kekuatan baru itu perbandingannya satu dari 40.000 atau dikenal dengan istilah 4,1 sigma. Sigma level 5 atau, satu dari 3,5 juta peluang yang diperlukan untuk mengklaim adanya satu temuan. hay/I-1