On Sabtu, 22 Juni 2013
"Selalu ada rahasia di balik rahasiaSatu rahasia terungkapmaka ada rahasia lain menungguuntuk diungkap"
Sebuah materi jika dipotong-potong pada suatu saat akan sampai materi itu tidak bisa dipotong lagi yang dinamakan atom. Masih ingatkah kalian dengan kalimat tadi?, Benar itu teori atom/zarrah yang pertama kali dicetuskan oleh Democritus. Jadi Apakah benar materi itu pada akhirnya tidak bisa dibagi-bagi lagi?? ataukah sebaliknya. Dan pada akhirnya kita sampai pada pertanyaan paling mendasar" apakah penyusun paling dasar dari benda-benda di alam semesta ini?. Mari saya antar anda ke wunderkammer.
Cerita quark dan lepton
Seperti kita yang kita ketahui. Setiap partikel tersusun atas atom-atom, setiap atom terdiri dari elektron, proton dan neutron. Proton dan neutron bersama membentuk inti atom. Elektron bergerak disekeliling inti atom. Tetapi menurut teori kuantum posisi dari sebuah elektron tidak dapat kita ketahui dengan pasti. Yang bisa kita ketahui adalah probabilitas atau kemungkinan sebuah elektron terletak.
Konfigurasi jumlah proton, neutron dan elektron yang berbeda, akan membentuk materi yang berbeda-beda. Dengan elektron bermuatan listrik negatif, proton bermuatan positif dan neutron yang netral. Bersama-sama membentuk materi-materi yang kita kenal selama ini di alam.
Jika kita menggali atom lebih dalam lagi. Ternyata baik neutron dan proton tersusun atas partikel yang lebih kecil lagi, yang dinamakan quark. Sebuah neutron tersusun atas 2 quark bawah dan 1 quark atas sedangkan proton terdiri atas 2 quark atas dan 1 quark bawah. Sebuah quark memiliki enam "rasa". Charm/ berkarisma, strange / aneh, Up/ atas, down/ bawah, top / puncak dan bottom / dasar(seperti yang terlihat pada gambar 1 yang berwarna ungu).
Ternyata pencarian kita tidak berhenti sampai disitu. Selain elektron dan 6 rasa quark tadi. Masih ada zarrah berat yaitu muon dan tauon. Muatan dan sifat mereka sama dengan elektron, hanya saja mereka lebih berat daripada elektron.
Ada lagi cerita yang di bawa seorang ilmuwan bernama pauli. Dia mempostulatkan " Ada sebuah partikel yang mempunyai massa sangat kecil dan tidak bermuatan". Partikel ini kelak dinamakan oleh enrico fermi ilmuwan asal italia dengan sebutan neutrino(yang artinya si kecil netral).
Postulat itu di cetuskan pauli untuk menjelaskan perbedaan jumlah energi yang diprediksi oleh peluruhan neutron. Karena menurut hukum kekekalan energi seharusnya tidak ada perbedaan yang terjadi.
Neutrino adalah sebuah zarrah yang tak bermuatan dan memiliki massa yang teramat kecil. Karena sifatnya ini dia bisa berinteraksi dengan materi lain dengan sangat halus. Itu juga yang membuatnya sulit didektesi. Neutrino baru bisa terdektesi 2 dekade kemudian dari zaman pauli pada tahun 1956.
Namun ternyata pencarian masih saja terus berlanjut. Para ilmuwan masih saja mencari pasangan untuk elektron, muon dan tauon. Mungkin mereka ingat firman tuhan bahwa dia menciptakan semuanya secara berpasang-pasangan hehehe. Di pikiran merekan sudah tiga zarrah bermuatan negatif tentunya ada pula tiga pasangan tidak bermuatan. Namun hingga saat ini baru neutrino muon saja sudah ditemukan sedangkan neutrino tauon menunggu untuk ditemukan.
Keluarga elektron-tauon-muon dan neutrino-neutrino tauon-neutrino muon disatukan menjadi satu keluarga yang dinamakan leptons. (seperti yang terlihat pada gambar 1 yang berwarna hijau )
Ada lagi cerita yang di bawa seorang ilmuwan bernama pauli. Dia mempostulatkan " Ada sebuah partikel yang mempunyai massa sangat kecil dan tidak bermuatan". Partikel ini kelak dinamakan oleh enrico fermi ilmuwan asal italia dengan sebutan neutrino(yang artinya si kecil netral).
Postulat itu di cetuskan pauli untuk menjelaskan perbedaan jumlah energi yang diprediksi oleh peluruhan neutron. Karena menurut hukum kekekalan energi seharusnya tidak ada perbedaan yang terjadi.
 |
| Gb1.Keluarga quark,lepton dan bosson |
Neutrino adalah sebuah zarrah yang tak bermuatan dan memiliki massa yang teramat kecil. Karena sifatnya ini dia bisa berinteraksi dengan materi lain dengan sangat halus. Itu juga yang membuatnya sulit didektesi. Neutrino baru bisa terdektesi 2 dekade kemudian dari zaman pauli pada tahun 1956.
Namun ternyata pencarian masih saja terus berlanjut. Para ilmuwan masih saja mencari pasangan untuk elektron, muon dan tauon. Mungkin mereka ingat firman tuhan bahwa dia menciptakan semuanya secara berpasang-pasangan hehehe. Di pikiran merekan sudah tiga zarrah bermuatan negatif tentunya ada pula tiga pasangan tidak bermuatan. Namun hingga saat ini baru neutrino muon saja sudah ditemukan sedangkan neutrino tauon menunggu untuk ditemukan.
Keluarga elektron-tauon-muon dan neutrino-neutrino tauon-neutrino muon disatukan menjadi satu keluarga yang dinamakan leptons. (seperti yang terlihat pada gambar 1 yang berwarna hijau )
 |
| Gb.2. Penampang atom |
Untuk dapat berinteraksi satu sama lain . Zarrah-Zarrah di alam semesta menggunakan gaya-gaya fundamental. Ada empat gaya fundamental yang bekerja di alam yaitu : gaya gravitasi, elektromagnetik , nuklir lemah dan nuklir kuat.
Gaya gravitasi adalah gaya yang bekerja pada setiap benda yang bermassa. Seperti yang sudah dirumuskan newton bahwa gaya gravitasi berbanding lurus dengan massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Itu artinya semakin besar massa maka semakin besar gaya gravitasi yang bekerja dan semakin besar jaraknya maka semakin kecil gaya gravitasinya. begitu pula sebaliknya.
Gravitasi merupakan gaya yang paling lemah diantara keempat gaya fundamental. Namun gravitasi bekerja pada alam makrokosmos. Gaya inilah yang menyebabkan bumi berputar mengelilingi matahari.
Gaya elektromagnetik adalah gaya bertanggung jawab atas fenomena listrik dan kemagnetan. Gaya ini yang menyebabkan elektron tetap mengorbit inti atom. Gaya ini hanya berkerja pada zarrah bermuatan listrik sedangkan lepton yang tidak bermuatan seperti neutrino tidak akan memberikan efek apa-apa.
Gaya nuklir lemah adalah gaya yang bertanggung jawab atas perubahan inti atom. Gaya ini lah yang bisa mengubah quark atas menjadi quark bawah atau sebaliknya. Jadi gaya ini pulalah yang bertanggung jawab atas perubahan neutron menjadi proton atau proton menjadi neutron. Gaya ini menjelaskan fenomena radiotikvitas dan peluruhan
Gaya nuklir kuat adalah gaya yang menyatukan proton dan neutron untuk tetap menjadi inti atom. Gaya ini adalah yang paling kuat diantara yang 4 gaya fundamental. Kekuatannya bisa dibayangkan dalam inti atom terdapat proton-proton yang berdekatan. Seperti yang kita ketahui muatan yang berbeda saling tarik menarik sedangkan yang sama akan saling tolak-menolak. Semakin dekat jaraknya kekuatan untuk saling tarik atau menolak akan menjadi semakin besar. Bisa dibayangkan kekuatan gaya nuklir kuat untuk menyatukan proton yang memiliki muatan yang sama. Tetapi gaya ini hanya efektif untuk skala sub atomik. Maka untuk skala yang lebih tinggi lagi seperti lepton, gaya ini tidak terlalu berpengaruh.
Keempat gaya tadi di mediasi/ dihubungkan oleh 5 partikel tak bermassa yang dinamakan acuan bosson (bosson gauge). Kelima partikel inilah yang menghantarkan gaya-gaya tadi. Itu artinya terjadi pertukaran partikel bosson antara satu materi ke materi lainnya ketika berinteraksi menggunakan salah satu gaya tersebut. Kelima partikel bosson tadi bisa dilihat di gambar pertama yang berwarna merah muda.
Seberapa besar gaya yang dihasilkan bergantung pada seberapa cepat pertukaran partikel bosson ini. Gaya gravitasi dihantarkan graviton, gaya elektromagnetik dibawa oleh photon, gaya nuklir lemah dibawa oleh pasangan partikel W positif , W negatif dan partikel Z sedangkan gaya nuklir kuat dibawa oleh gluon. Diantara kelima partikel tadi hanya graviton yang belum ditemukan. Masalahnya sepele karena sampai saat ini belum ditemukannya teori kuantum untuk gravitasi.
Mekanisme Higgs
Mekanisme higgs dilontarkan untuk menjawab pertanyaan paling mendasar kenapa ada benda yang bermassa sedangkan yang lainnya tidak??. Sebelum kita masuk mekanisme higgs ada baiknya kita telaah terlebih dahulu medan elektromagnetik.
Sebuah medan elktromagnetik bekerja pada zarrah-zarrah yang memiliki muatan listrik. Sedangkan untuk zarrah yang tidak bermassa seperti neutrino tidak akan bekerja. Sebuah zarrah seperti proton atau elektron jika dilewatkan pada medan elektromagnetik pasti akan memiliki pengaruh pada Zarrah tersebut. Entah itu di percepat atau jika elektron bisa terpental dari orbitnya. Begitu pula mekanisme higgs atau dalam hal ini medan higgs bekerja.
Sebuah zarrah yang tak bermassa akan berinteraksi sangat kuat dengan medan higgs ini, yang kemudian kita amati sebagai massa. Sedangkan partikel tak bermassa dan tidak berinteraksi dengan medan higgs tentu akan melewatinya begitu saja. Dan sebuah zarrah yang berinteraksi ringan dengan medan higgs akan dideteksi bermassa rendah.
Interaksi antara zarrah dan medan higgs ini dimediasi / dihubungkan oleh zarrah baru yang kemudian dinamakan dengan partikel higgs-bosson. Partikel yang kemudian oleh media dibesar-besarkan sebagai partikel tuhan (walaupun para fisikawan tidak suka penamaan ini) ini, jika ditemukan bahwa mekanisme higgs ini benar adanya. Dan itu merupakan satu langkah penting untuk mengetahui asal-mula massa beberapa zarrah-zarrah tertentu.
Saat ini partikel Higgs-bosson ini sudah bisa dideteksi dari penelitian yang menggunakan acceleerator dengan garis tengah 27 Km, di perbatasan prancis dan swiss. Accelerator itu ditanam sedalam 100 meter dan mempunyai 1200 magnet.
Mungkin partikel Higgs-bosson sudah bisa terdeteksi. Namun bukan berarti pekerjaan ilmuwan sudah selesai. Masih banyak pertanyaan-pertanyaan tentang higgs-bosson yang belum terjawab. Salah satunya adalah tentang karakteristik partikel higgs-bosson itu sendiri.
Akhirnya satu rahasia terungkap. Tapi muncul lagi rahasia lain yang harus diungkap. Memang seperti itulah kerja alam. Selalu ada rahasia dibalik rahasia.
"Seluas apapun ilmu yang kau punyaiitu tak lebih dari satu tetes air lautdiantara samudera"
Posting Komentar