Dapatkah kita terus-menerus tanpa akhir memotong sesuatu benda menjadi potongan kecil-kecil? Ataukah pada akhirnya kita akan menjumpai potongan terkecil yang tidak akan dapat lagi dibelah? Pandangan kedua yang dahulu kala disebut “atomisme” ini sudah dipikirkan oleh seorang Yunani bernama Democritus pada abad ke-4 SM. Hingga detik ini ilmuwan terus bekerja menentukan mana yang benar di antara kedua pilihan di atas
Kini, cabang ilmu pengetahuan yang meneliti penyusun dasar benda adalah fisika partikel. Penelitian selama sekitar 2 abad terakhir nampaknya menunjukkan bahwa alam semesta ini tersusun atas berbagai partikel atau zarah. Penelitian terus berlangsung untuk mengetahui zarah apa saja yang menyusun alam semesta ini dan bagaimana mereka saling berinteraksi.
Kita kini telah memiliki apa yang dinamakan fisikawan sebagai “model standar” fisika partikel, sebuah kompilasi teori yang saling konsisten satu sama lain dengan fakta-fakta yang kita temukan dalam eksperimen. Tulisan ini bermaksud memberikan ulasan singkat mengenai model standar.
Kita kini telah memiliki apa yang dinamakan fisikawan sebagai “model standar” fisika partikel, sebuah kompilasi teori yang saling konsisten satu sama lain dengan fakta-fakta yang kita temukan dalam eksperimen. Tulisan ini bermaksud memberikan ulasan singkat mengenai model standar.
Quark dan Lepton
Kita telah menemukan bahwa materi di alam semesta ini tersusun atas atom. Setiap atom tersusun atas proton, elektron, dan neutron. Proton dan neutron bersama-sama membentuk inti atom sementara elektron berada di sekeliling inti atom, sebagaimana ditunjukkan gambar di samping. Menurut teori kuantum, posisi sebuah elektron di sekitar inti sebenarnya tidaklah dapat ditentukan. Apa yang dapat kita tentukan adalah kebolehjadian menemukan sebuah elektron dalam posisi tertentu di sekitar inti atom.
Susunan jumlah proton, elektron, dan neutron yang berbeda akan menghasilkan atom yang berbeda, dan akan menentukan apakah atom tersebut stabil atau tidak. Proton punya muatan listrik positif sementara elektron bermuatan listrik negatif, dan neutron tidak bermuatan listrik. Zarah dengan muatan listrik yang sama akan saling menolak sementara zarah yang muatan listriknya berbeda akan saling tarik-menarik.
Menggali lebih dalam lagi, kita menemukan bahwa baik proton dan neutron sebenarnya adalah susunan dari tiga jenis unsur yang dinamakan quark (warna ungu dalam Gambar pertama). Quark punya enam “rasa”: atas up, bawah down, berkharisma charm, aneh strange, puncak top, dan dasar bottom. Proton tersusun atas 2 quark atas dan 1 quark bawah, sementara neutron tersusun atas 2 quark bawah dan 1 quark atas. Fisikawan Murray Gell-Mann memberi nama Quark berdasarkan sebuah petilan dari buku Finnegan’s Wake karya sastrawan Irlandia James Joyce:
Three quarks for Muster Mark!
Sure he has not got much of a bark
And sure any he has it’s all beside the mark.
Karena tiga Quark membentuk sebuah proton atau neutron, maka bait “Three quarks for Muster Mark!” dengan pantas mendeskripsikan perilaku sebuah Quark.
Apakah penyusun dasar benda dengan demikian adalah 6 “rasa” quark dan elektron? Masih ada lagi. Kita menemukan keberadaan dua zarah berat yang dinamakan muon dan tauon. Muon dan tauon punya sifat yang sama dengan elektron: Mereka punya muatan listrik yang sama dengan elektron, hanya saja mereka punya massa yang lebih berat dari elektron.
Neutrino adalah zarah tak bermuatan listrik dan memiliki massa teramat kecil. Kedua sifat ini membuat mereka dapat melaju menembus materi lain dengan sedikit interaksi. Ini membuat mereka sangat sulit dideteksi. Bahkan, pada awalnya keberadaan mereka hanya merupakan sebuah postulat yang diciptakan oleh fisikawan Wolfgang Pauli. Lahir pada tahun 1900 di Vienna, Pauli memperoleh gelar doktornya di Munich di bawah bimbingan fisikawan pionir Arnold Sommerfeld dan kemudian bekerja di bawah Max Born dan Niels Bohr. Kontribusi Pauli dalam Fisika Kuantum diganjar Hadiah Nobel pada tahun 1945.
0 Comments
