3 PARTIKEL UTAMA


Model Baku, Klasifikasi Partikel Elementer

Kita sudah menelusuri pencarian panjang partikel elementer. Lebih dari 100 tahun semenjak Dalton mempostulatkan teori Atom (1803) sebagai partikel-titik, sampai pada penemuan struktur internal atom: elektron oleh Thomson (1897), kemudian proton oleh Rutherford (1911), dan Netron oleh Cahdwick (1932). Selain itu, para eksperimenter menemukan partikel-partikel hadron saat meneliti keanehan sifat fisik proton dan netron (disebut juga nukleon, dan nukleon termasuk jenis partikel hadron).

Kali ini kita akan mengklasifikasikan partikel elementer dalam sebuah model, yang disebut Model Baku. Dengan Model Baku ini fisika menjelaskan bagaimana alam semesta ini ada dengan segala fenomenanya minus fenomena gravitasi.

”Quark” dan ”Lepton”

Pada tahun 1964, fisikawan teori Murray Gell-man dan George Zweig memprediksi kehadiran quark sebagai partikel elementer untuk menjelaskan kehadiran partikel hadron pada eksperimen penghamburan partikel energi-tinggi. Teori quark tidak hanya sanggup menjelaskan fenomena partikel hadron, tapi juga menjawab keanehan sifat partikel nukleon.

Teori quark mengatakan, ratusan partikel hadron adalah kombinasi dari quark: quark – antiquark membentuk jenis meson, dan tiga quark membentuk baryon. Dan semua materi yang ada di alam semesta hanya dibagi atas jenis meson dan baryon. Proton dan netron adalah termasuk jenis baryon, karena proton dan netron adalah partikel utama pembuat atom, maka dengan sendirinya benda-benda yang ada di sekitar kita adalah baryon. Sementara meson jarang dijumpai kecuali pada daerah-kerja energi tinggi, misalnya pada ledakan bintang-bintang atau supernova.

Sampai saat ini belum ada yang berhasil menemukan quark sebagai partikel bebas layaknya elektron atau proton. Tapi para eksperimenter sudah membuktikan konsekuensi dari keberadaan quark. Dengan kata lain, sejauh ini banyak prediksi dari teori quark cocok dengan eksperimen.

Ada enam jenis quark, atau sering disebut ”bumbu”: up, down, charm, strange, top, dan bottom. Klasifikasi bumbu ini berdasarkan perbedaan sifat fisika quark, seperti muatan dan massa.

Selain quark, partikel elementer lainnya adalah lepton. Seperti halnya quark, lepton juga punya enam bumbu: elektron, muon, tau, nutrino-elektron, nutrino-muon, nutrino-tau. lepton dan quark selain berbeda sifat fisikanya, juga berbeda daerah-kerja energinya, quark ada di daerah-kerja energi jauh lebih besar daripada lepton.

Partikel pembawa interaksi

Sejauh ini kita sudah punya quark dan lepton sebagai partikel elementer. Namun dua aktor ini saja belum bisa membuat alam semesta dengan segala fenomenanya. Quark dan lepton harus berkombinasi dan berinteraksi sedemikian rupa. Untuk itu kita butuh satu aktor lagi, yang disebut partikel ”pembawa interaksi” atau partikel penukar (exchange particle).

Konsepnya adalah, segala sesuatu yang berinteraksi karena mempertukarkan partikel. Benda jatuh ke bumi karena gaya gravitasi adalah karena interaksi gravitasi benda dengan bumi dengan saling mempertukarkan graviton. Begitu juga kutub magnet utara dengan Selatan saling bertolakan atau muatan negatif dan positif saling tarik menarik adalah interaksi elektromagnetik dengan saling mempertukarkan foton.

Untuk memahami bagaimana kerja partikel ini, perhatikan ilustrasi pada gambar. Apa yang terjadi ketika dua orang ini saling melempar dan menerima bola? Mereka akan saling mejauh. Fenomena sederhana ini bisa dipahami juga lewat hukum aksi-reaksi dari Newton. Dua orang dalam perahu A dan B adalah partikel, dan bola itu adalah partikel penukar. Itulah yang terjadi pada kutub utara magnet yang menolak kutub utara magnet lainnya. Dua orang dalam perahu disebut partikel, dan bola itu adalah partikel penukar.

Selain graviton dan foton, masih ada dua jenis partikel penukar lainnya, yaitu gluon dan vektor-boson (W dan Z). Gluon adalah partikel penukar antar-quark, dan W-boson adalah antar-lepton. Semua partikel pembawa ini sudah ditemukan dalam eksperimen, kecuali graviton.

Partikel pengantar ini bekerja hanya pada daerah kerja masing-masing. Gluon bekerja pada daerah ”interaksi kuat” vektor-boson pada ”interaksi lemah”; foton pada ”interaksi elektromagnetik”; graviton pada “interaksi gravitasi”.

Model baku

Lengkap sudah para aktor yang kita butuhkan untuk membangun alam semesta ini. Aktor pertama adalah quark, aktor kedua adalah lepton, dan aktor ketiga adalah partikel penukar.

Model baku pertama kali diperkenalkan trio Sheldon Glashow, Abdus Salam, dan Steven Weinberg pada pertengahan 1970-an. Mereka mendapat hadiah Nobel pada tahun 1979. Sampai saat ini model baku adalah teori utama yang dipakai dalam fisika partikel. Sudah banyak prediksi dari model ini yang cocok dengan eksperimen. Namun, sejauh ini, model baku belum berhasil memadukan fenomena gravitasi dalam modelnya. Untuk gravitasi, model yang dipakai masih General Relativitas Einstein (atau Newton untuk kasus sederhana). Karena itu Anda tidak melihat graviton pada Gambar 2.

Pertanyaan selanjutnya adalah: bagaimana para aktor itu bermain dalam membuat fenomena di alam semesta ini, seperti bom atom, peluruhan radioaktif, sinar laser, sampai alat-alat elektronik canggih seperti komputer? Untuk itu, para aktor butuh skenario, dan skenario ini disebut “interaksi fundamental” yang akan dibahas pada artikel berikutnya.

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s