Language
Country/Area
No result found
Tabrakan misterius antara partikel dan antipartikel: Mengapa mereka menghilang tetapi menciptakan yang baru?
Dalam fisika partikel, proses penghilangan dan penciptaan menyingkapkan sifat-sifat aneh alam semesta. Fenomena ini, yang paling umum dikenal sebagai "pemusnahan," terjadi ketika sepasang partikel subatomik bertabrakan dengan antipartikelnya yang sesuai, sehingga menciptakan partikel-partikel lainnya. Misalnya, ketika sebuah elektron bertabrakan dengan sebuah positron, dua foton dapat dihasilkan. Dalam proses ini, total energi dan momentum dari pasangan partikel awal dipertahankan dan didistribusikan di antara partikel-partikel dalam keadaan akhir. Pemusnahan partikel dan antipartikel bukan hanya prinsip dasar fisika, tetapi juga kunci penting untuk memahami struktur dasar alam semesta.
Dalam proses pemusnahan energi rendah, pembentukan foton merupakan peristiwa yang paling mungkin terjadi.
Proses pemusnahan partikel dan antipartikel mengikuti beberapa hukum kekekalan dasar dalam fisika, termasuk kekekalan energi, kekekalan momentum, dan kekekalan spin. Ini berarti bahwa bahkan dalam peristiwa di mana partikel-partikel kecil berinteraksi, jumlah totalnya harus konsisten. Pada saat yang sama, keberadaan antipartikel memungkinkan kita untuk mengamati banyak fenomena, yang paling menarik di antaranya adalah peristiwa pemusnahan yang ditimbulkannya dalam penumbuk partikel berenergi tinggi, yang menghasilkan berbagai partikel berat.
Hubungan antara pemusnahan dan pembangkitan
Istilah "pemusnahan" sering digunakan secara informal oleh akademisi untuk menggambarkan interaksi antara dua partikel yang tidak simetris satu sama lain. Dalam hal ini, bahkan jika beberapa bilangan kuantum tidak berjumlah nol dalam keadaan awal, jumlah dalam keadaan akhir akan tetap konsisten. Misalnya, "pemusnahan" antineutrino dan elektron berenergi tinggi dapat menghasilkan fermion W, yang menunjukkan keragaman dan kompleksitas proses pemusnahan.
Dalam lingkungan berenergi tinggi, proses pemusnahan dapat menghasilkan partikel yang lebih berat, yang juga menjadikan penumbuk partikel berenergi tinggi sebagai alat penelitian yang penting.
Jika partikel awal adalah partikel elementer, mereka dapat digabungkan untuk menghasilkan satu boson elementer, seperti foton, gluon, atau boson Higgs. Selama proses ini, jika energi total dalam kerangka momentum pusat sama dengan massa diam boson riil, partikel tersebut akan tetap ada hingga meluruh sesuai dengan masa hidupnya. Jika tidak, proses ini dapat dianggap sebagai pembentukan boson virtual, yang kemudian diubah menjadi pasangan partikel dan antipartikel riil. Inilah yang disebut proses saluran-s. Misalnya, pemusnahan elektron dan positron menghasilkan foton virtual, yang kemudian diubah menjadi minion dan antitrino.
Contoh praktis pemusnahan
Pemusnahan elektron-positron
Dalam lingkungan berenergi rendah, pemusnahan antara elektron dan positron sering kali menghasilkan dua foton. Mengingat elektron dan positron memiliki energi diam sekitar 0,511 juta elektron volt (MeV), energi ini diubah menjadi energi foton selama pemusnahan. Dalam hal ini, di bawah ini adalah kekekalan momentum dan energi, yang menciptakan gerakan terbalik yang sesuai.
Jika salah satu partikel bermuatan membawa energi kinetik yang besar, partikel lain dapat diproduksi, yang menunjukkan fleksibilitas proses pemusnahan.
Pemusnahan proton-antiproton
Reaksi proton dan antipartikelnya saat bersentuhan tidak sesederhana pemusnahan elektron-positron. Proton adalah partikel komposit yang terdiri dari tiga "kuark valensi" dan banyak "kuark laut". Selama proses ini, kuark proton dapat dimusnahkan dengan antikuark untuk menghasilkan gluon. Setelah itu, gluon ini beserta kuark dan antikuark yang tersisa akan mengalami rekombinasi kompleks untuk menghasilkan serangkaian meson (kebanyakan pion dan kaon). Meson-meson yang baru terbentuk ini, meskipun tidak stabil, menjadi perhatian publik dalam aksi-aksi fisika partikel.
Pembentukan boson Higgs
Dalam lingkungan berenergi tinggi, seperti tumbukan antara dua nukleon, kuark laut dan gluon mendominasi laju interaksi, yang memungkinkan pemusnahan pasangan kuark atau "fusi" dua gluon bahkan tanpa adanya antipartikel. Proses-proses ini membantu menghasilkan boson Higgs yang telah lama ditunggu-tunggu. Pada tahun 2012, laboratorium CERN di Jenewa, Swiss mengumumkan penemuan boson Higgs, yang menandai terobosan besar dalam fisika partikel.
Proses pemusnahan tidak hanya memainkan peran kunci dalam penelitian ilmiah dasar, tetapi juga membantu para ilmuwan memahami asal-usul dan perkembangan alam semesta. Bahkan hal ini juga menimbulkan banyak pertanyaan: Seberapa banyak hal yang begitu misterius dan sulit dipahami di alam semesta kita? Partikel dan interaksi apa yang ada?
