Sekilas tentang Partikel Elementer

Banyak para ilmuan sejaak jaman dahulu mengkaji mengenai partikel dasar penyusun alam semesta. Permulaan itu dimulai saat pengemukaan atom oleh Dalton dan terus berkembanga hingga saat ini. Menurut para ilmuan saat materi di alam semesta tersusun atas 12 partikel elementer yang tidak dapat dibagi-bagi lagi dan dianggap tidak mempunyai struktur lagi. Partikel elementer adalah partikel yang strukturnya tidak diketahui, sehingga tidak diketahui apakah partikel itu tersusun dari partikel tunggal atau gabungan partikel lain (partikel komposit).

A.    Klasifikasi Partikel Elementer

1.      Fundamental fermions

Bertugas menghasilkan materi. Fermions terdiri dari quarks, leptons, antiquaks, dan anti leptons. Secara umum fermion terdiri dari materi partikel dan anti materi partikel.

2.      Fundamental bosons

Bertugas mengahasilkan gaya yang terdapat pada materi fermion, gaya tersebut dapat berupa tarik-menarik ataupun tolak-menolak. Ketika materi itu diam, bukan berarti tidak mempunyai gaya, melainkan gayanya berupa gaya potensial. Bosons terdiri dari gauge bosons dan Higgs bosons

Partikel dikelompokan berdasarkan spinsnya melalui teroi statistik kuantum. Partikel yang memiliki spin integer 1/2 sesuai statisfik Fermi-Dirac merupakan fermions. Sedangkan partikel yang memiliki spin integer penuh sesuai statisfik Bose-Einstein merupakan bosons.

B.     Partikel

1.      Elementari fermions

a.       Materi partikel

Partikel fundamental fermions terdiri dari 12 materi, dengan rincian sebagai berikut:

1)      Quarks (up dan down, charm dan strange, top dan bottom).

Quark sifat intrisik memiliki muatan listrik bernilai pecahan (Quark down, strange dan top mempunyai muatan sebesar -1/3, dan quark up, charm dan top mempunyai muatan sebesar 2/3) begitu pula dengan anti quark, quark juga memiliki sifat muatan “warna”. Muatan warna ini ada tiga, yaitu merah, biru dan hijau. Setiap quark memiliki satu warna, misal quark down merah. Setiap antiquark juga memiliki satu antiwarna, misal antiquark antidown antimerah.

   Partikel quark akan selalu berpasangan dan membentuk partikel komposit. Ada dua jenis partikel komposit ini yaitu yang tergolong ke dalam baryon dan tersusun atas tiga buah quark, dan yang tergolong ke dalam meson dan tersusun atas dua buah quark (atau tepatnya pasangan quark dan antiquark).

2)      Leptons (elektron dan elektron neutrino, muon dan muon neutrino, tau dan tau neutrino)

Quark bersama-sama lepton merupakan partikel elemnter yang membentuk semua materi. Dalam teori quantum chromodynamic masing-masing quark (up, down, charm, strange, top dan bottom) memiliki tiga buah warna yaitu merah, biru dan hijau, di mana sebuah partikel hanya bisa dibentuk oleh paduan warna netral (hadron).

b.      Antimateri partikel

Partikel fundamental fermions terdiri dari 12 materi, dengan rincian sebagai berikut:

1)      Anti quarks (up dan down, charm dan strange, top dan bottom)

2)      Antileptons (positron dan elektron antineutrino, antimuon dan muon antineutrino, antitau dan tau antineutrino)

Semua partikel mempunyai pasangan antipartikel. Jika partikel bertemu dengan antipartikelnya maka akan terjadi reaksi anhilasi, keduanya musnah dan terbentuk dua satu lebih photon. Energi total kedua partikel termasuk energi diam akan hilang dan muncul dalam bentuk partikel lain. Proses anhilasi ini harus mematuhi hukum kekekalan. Hasil reaksi anhilasi tidak selalu foton. Reaksi anhilasi proton antiproton dapat berupa energi. Kebalikan dari peristiwa anhilasi adalah terbentuknya partikel antipartikel secara simultan akibat sebuah photon yang bergerak di dekat inti atom.

2.      Elementari bosons

Pada dasarnya materi di alam semesra dipengaruhi oleh interaksi-interaksi. Ada 4 gaya utama yang ada di alam semesta, yaitu:

·         Gaya gravitasi, merupakan gaya tarik menarik antar partikel yang dipengaruhi oleh massa partikel.

·         Gaya elektromagnetik, menggambarkan interaksi partikel yang bermuatan dan dipengaaruhi medan magnet. Contonya cahaya (foton) yang dijelaskan dengan interkasi muatan dan magnetik.

·         Gaya nuklir kuat, merupakan energi yang mengikat quark menjadi proton.

·         Gaya nuklir lemah, merupakan gaya yang mengatur peluruhan radioaktif dari inti atom dan reaksi antara lepoton (elektron dan neutrino)

a.       Gaya partikel (gauge bosons) terdiri dari foton; gluon (numbering eight); W⁺, W⁻, and Z⁰ bosons;  graviton (masih berupa hipotesis) . kesemuanya memiliki spin-1.

Foton merupakan partikel pembawa gaya elektromagnetik

Gluon merupakan energi interaksi kuat yang menyatukan materi dengan gaya-gaya fisika. Misalnya ketika pembentukan meson, quark terikat bersama dengan adanya gaya nuklir kuat yang berasal dari gluon. Gluon ini juga membawa muatan warna ketika berinteaksi dengan materi.

W⁺, W⁻, and Z⁰ boson merupakan energi yang menyebabkan interaksi lemah. W dikenal dalam peluruhan nuklir, W⁻ mengubah neutron menjadi proton kemudian meluruh menjadi sebuah elektron dan elektron pasangan antiineutrino, dan Z⁰ tidak mengubah muatan melainkan mengubah momentum dan mekanisme elatis hamburan neutrino. Foton yang tak bermassa menengahi interaksi elektromagnetik.

Graviton. Antara dua buah massa yang teripsah terdapat gaya interaksi gravitasi. Menurut perhitungan Fisika Teori dipercaya bahwa interaksi gravitasi melibatkan partikel yang dinamakan graviton walaupun partikel ini sampai sekarang belum dapat dibuktikan kebenarannya melalui pengamatan. Dengan demikian graviton juga dapat dimasukkan sebagai partikel elementer.

b.      Scalar boson terdiri dari Higgs boson (partikel Tuhan) memiliki spin-0

Partikel ini berperan dalam memberi massa pada pembentukan alam semesta. Mekanisme Higgs akan menjelaskan mengapa boson W dan Z, yang menjadi perantara interaksi lemah, memiliki massa sementara foton, yang menjadi perantara elektromagnetisme, tidak memiliki massa.

 

Categories: