Language
Country/Area
No result found
Dunia partikel elementer yang menakjubkan: Apakah alam semesta kita benar-benar hanya memiliki 61 jenis partikel?
Fisika partikel adalah studi tentang partikel-partikel elementer yang menyusun materi dan radiasi serta interaksinya. Bidang ini mencakup studi tidak hanya tentang partikel-partikel elementer, tetapi juga tentang materi yang tersusun dari partikel-partikel elementer, seperti proton dan neutron. Menurut Model Standar, partikel-partikel fundamental di alam semesta terbagi menjadi fermion (partikel materi) dan boson (partikel yang mentransmisikan gaya). Meskipun ada tiga generasi fermion di alam semesta, materi biasa yang kita temui setiap hari hanya tersusun dari fermion generasi pertama, yaitu up quark dan down quark, elektron dan neutrino elektron.
Ada interaksi kompleks antara partikel-partikel elementer, yang dimediasi oleh boson, termasuk gaya elektromagnetik, gaya lemah, dan gaya kuat.
Menariknya, quark tidak dapat eksis secara independen, tetapi eksis dalam bentuk Hadron; Partikel dengan jumlah kuark ganjil di Hadron disebut barion, sedangkan partikel dengan jumlah genap disebut meson. Proton dan neutron sebagian besar terdiri dari barion, yang merupakan sebagian besar materi sehari-hari kita. Dibandingkan dengan proton dan neutron, meson tidak stabil dan hanya ada selama beberapa mikrodetik.
Setiap partikel memiliki antipartikel yang sesuai, yang memiliki massa yang sama dengan partikel tetapi muatannya berlawanan. Misalnya, antipartikel elektron adalah positron. Ini berarti bahwa keberadaan antipartikel dan antimateri secara teoritis dimungkinkan.
Penelitian yang relevan menunjukkan bahwa interaksi antara partikel dan antipartikel dapat menyebabkan pemusnahan dan transformasi mereka menjadi partikel lain, yang selanjutnya memvalidasi kompleksitas materi.
Untuk beberapa partikel, seperti foton, mereka adalah antipartikel mereka sendiri. Partikel-partikel elementer ini sebenarnya adalah keadaan medan kuantum yang tereksitasi, yang bertanggung jawab atas interaksi antarpartikel. Model Standar adalah teori dominan yang menjelaskan partikel-partikel elementer ini dan interaksinya. Bagaimana mengintegrasikan gravitasi dengan teori-teori fisika partikel yang ada masih menjadi masalah yang belum terpecahkan. Banyak teori, seperti gravitasi kuantum loop, teori string, dan teori supersimetri, telah diajukan untuk memecahkan masalah ini.
Latar belakang sejarah
Gagasan bahwa materi tersusun dari partikel-partikel elementer muncul sejak abad ke-6 SM. Pada abad ke-19, John Dalton, melalui karyanya dalam stoikiometri, menyimpulkan bahwa setiap unsur di alam hanya tersusun dari satu jenis partikel. Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa atom bukanlah partikel materi yang paling mendasar, tetapi tersusun dari partikel-partikel yang lebih kecil seperti elektron.
Setelah memasuki abad ke-20, eksplorasi fisika nuklir dan fisika kuantum menghasilkan penemuan fenomena fisi nuklir dan fusi nuklir pada tahun 1939, yang tidak hanya memicu depengembangan senjata nuklir, tetapi juga mendorong perkembangan fisika partikel modern.
Sepanjang tahun 1950-an dan 1960-an, berbagai partikel ditemukan dalam tabrakan berenergi tinggi. Fenomena ini, yang dikenal sebagai "kebun binatang partikel," mengilhami fisikawan untuk memikirkan masalah baru dalam ketidakseimbangan materi dan antimateri.
Setelah Model Standar diajukan, fisikawan mengungkapkan bahwa "kebun binatang partikel" yang dirawat di rumah sakit ini terbentuk oleh kombinasi beberapa partikel elementer, yang menandai dimulainya fisika partikel modern.
Pendahuluan model standar
Klasifikasi semua partikel elementer saat ini terutama dijelaskan oleh Model Standar, yang memperoleh penerimaan luas dan konfirmasi eksperimental pada pertengahan 1970-an. Model Standar menggambarkan tiga interaksi fundamental, kuat, lemah, dan elektromagnetik, dan menggunakan boson mediasi untuk menjelaskannya, termasuk delapan gluon, boson W−, W+, dan Z, serta foton. Model Standar juga mencakup 24 fermion dasar (12 jenis partikel dan antipartikelnya), yang merupakan komponen dasar semua materi.
Model Standar juga memprediksi keberadaan boson Higgs. Pada tanggal 4 Juli 2012, fisikawan dari Large Hadron Collider di CERN mengumumkan bahwa mereka telah menemukan partikel baru yang berperilaku seperti boson Higgs. Model Standar saat ini memiliki 61 partikel elementer yang dapat bergabung untuk membentuk partikel komposit, yang menjelaskan ratusan partikel lain yang ditemukan sejak tahun 1960-an.
Meskipun Model Standar menunjukkan tingkat konsistensi yang tinggi dalam hampir semua pengujian eksperimental, sebagian besar fisikawan partikel percaya bahwa deskripsinya tentang alam tidak lengkap dan menunggu penemuan teori yang lebih menyeluruh. Pengukuran massa neutrino baru-baru ini memicu penyimpangan dari Model Standar untuk pertama kalinya, karena neutrino tidak memiliki massa dalam Model Standar.
Prospek Masa Depan
Upaya utama di masa depan meliputi pencarian fenomena fisik di luar Model Standar, seperti penumbuk melingkar masa depan yang diusulkan CERN, dan rekomendasi dari Kelompok Prioritas Program Fisika Partikel AS (P5), yang akan memperbarui laporan studi P5 2014, dan merekomendasikan beberapa proyek eksperimental seperti eksperimen neutrino bawah tanah yang dalam.
Interaksi antara berbagai partikel membuat alam semesta kita penuh dengan hal-hal yang tidak diketahui dan mengejutkan. Berapa banyak partikel dan interaksi yang belum ditemukan yang tersembunyi di dunia partikel yang sangat dalam ini?
