Model Standar – Apa yang paling mendasar ?

Mungkin pembaca pernah dengar yang dinamakan LHC atau Large Hadron Collider yang ada di CERN. Sebenarnya apa sih yang mereka cari? kenapa pencarian partikel itu penting untuk kemanusiaan dan menjawab tentang misteri alam. Oke disini anda akan saya bawa ke dalam seri model standar.

Pertanyaan Abadi yang Selalu Ditanyakan

Mungkin sejak hadirnya manusia modern di bumi, manusia sudah sejak lama memiliki pertanyaan-pertanyaan yang bersifat kekal maksudnya hampir selalu ditanyakan, paling tidak satu kali dalam hidupnya. Pertanyaan-pertanyaan tersebut seperti :

Dunia (segala sesuatu yang ada termasuk alam semesta ) ini terbuat dari apa?
Yang menyatukan dunia ini apa?
Apa bahan penyusun dunia ini?

Patung pahatan seniman Rodin, judulnya the Thinker

Pencarian bahan dasar Alam Semesta

Dunia ini terbuat dari apa?

Sudah sejak lama sekali orang-orang kuno seperti bangsa yunani, bangsa china, india, dan peradaban-peradaban besar lainnya memikirkan tentang struktur dasar yang menyusun alam semesta.

Fundamental atau bahan dasar yang dimaksud ialah blok dasar yang menyusun semua yang ada di dunia  ini. Banyak filsuf yang berpendapat bahwa blok dasar ini harus berupa sesuatu atau objek yang sederhana dan terstruktur dan tidak terbuat dari sesuatu yang lebih kecil lagi.

Di Zaman Kuno,  manusia berusaha untuk mengelompokkan dunia sekitar mereka ke dalam elemen dasar,  misalnya seperti tanah/bumi, udara, api, dan air.

Pemikir Yunani Empedocles pertama kali mengelempokkan sebagai elemen-elemen mendasar api, udara, bumi, dan air, meskipun diagram pengelompokan tertentu yang saya gambarkan ini mencerminkan milik Aristoteles.

Aristoteles mempunyai pendapat bahwa alam semesta terdiri dari, api, air, tanah, udara

Atom

Gagasan Atom pertama kali diperkenalkan oleh seorang filsuf Democritus  seperti yang tertuang dalam puisinya :

Atom
Oleh kesepakatan, ada yang disebut warna,
Oleh kesepakatan, ada manis
Oleh kesepekatan, ada kegetiran
Namun, kenyataannya, yang ada hanyalah Atom dan Ruang Kosong
-Democritus (c. 400 BCE)

 

Model Atom pada

tahun 1900 an

Sekitar tahun 1900-an, orang mengira atom sebagai bola berpori dengan muatan listrik di sekitar dalamnya.

 Tapi, apakah Atom itu adalah yang fundamental / sesuatu yang paling mendasar yang menyusun alam semesta ini?

Apakah Atom adalah fundamental?

Pada tahun tersebut orang-orang segera menyadari bahwa mereka bisa mengelompokkan atom ke dalam kelompok yang memiliki susunan sifat kimia yang mirip (seperti dalam tabel periodik). Hal ini menunjukkan bahwa atom itu juga tersusun dari blok yang lebih sederhana lagi, dan bahwa susunan blok yang lebih sederhana ini pada kombinasi berbeda yang menentukan atom memiliki sifat kimia. Gabungan atom adalah molekul, karena molekul lah dunia ini memiliki isi keragaman bentuk yang berbeda.

 

Tabel Periodik Elemen ini mirip
kitab sucinya para ahli kimia

Selain itu, percobaan untuk “melihat” kedalam atom menggunakan partikel detektor (sebuah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi partikel/benda yang lebih kecil dari atom)  menunjukkan bahwa atom itu mempunyai struktur, dan tidak hanya seperti bola. Percobaan ini membantu para ilmuwan menetapkan bahwa atom mempunyai inti / Nucleus yang kecil tapi padat, positif, dan juga memiliki awan elektron negatif (e-).

 

  Model atom masa kini

Tapi apakah Nucleus/Inti itu adalah sesuatu yang paling Fundamental (yang paling mendasar dalam menyusun semua ini)?

Karena pada masa itu, tampaknya nukleus atau inti atom itu kecil, padat, dan padat, ilmuwan awalnya berpikir bahwa inti itu yang paling dasar/fundamental. Kemudian, mereka menemukan bahwa inti/ nucleus terbuat dari proton (p +), yang bermuatan positif, dan neutron (n), yang tanpa charge / muatan listrik (berarti tidak memiliki muatan positif dan tidak negatif, atau netral)

Proton Dan Neutron

Lalu muncul pertanyaan lagi, apakah proton dan neutron ini adalah bahan yang paling mendasar yang membentuk alam semesta?

Apakah proton dan neutron itu fundamental?

Fisikawan telah menemukan bahwa proton dan neutron terdiri dari partikel yang bahkan lebih kecil disebut quark.

 Proton dan neutron masing-masin
terdiri dari 3 quark

Sejauh yang kita tahu, quark seperti titik dalam geometri. Mereka tidak terdiri dari apa-apa lagi.

Setelah pengujian secara ekstensif teori tersebut, para ilmuwan menduga bahwa quark dan elektron (dan beberapa hal lainnya yang akan kita lihat di seri selanjutnya) adalah fundamental/bahan dasar penyusun alam semesta

Model Atom modern

Ini adalah model Atom Modern :

Model standar

Elektron selalu bergerak di sekitar nukleus/inti, proton dan neutron bergoncang di dalam inti, dan quark bergetar di dalam proton dan neutron.

Gambar diatas cukup jelek. Jika kita menarik atom untuk skala dan membuat proton dan neutron berdiameter satu sentimeter, maka elektron dan quark akan kurang dari diameter rambut dan seluruh diameter atom itu akan lebih besar daripada panjang tiga puluh lapangan sepak bola! 99,999999999999% volume atom adalah ruang kosong! (bagaimana bisa, bisa! konsep ketiadaan dalam fisika bisa menjelaskannya, tapi akan saya bahas nanti)

Skala dari atom

Padahal menurut kita atom itu adalah sangat-sangat sangat kecil, inti atom adalah sepuluh ribu kali lebih kecil dari atom sedangkan quark dan elektron setidaknya sepuluh ribu kali lebih kecil dari itu. Kita tidak tahu persis seberapa kecil quark dan elektron, mereka pasti lebih kecil dari 10^-18 meter, dan mereka mungkin benar-benar seperti titik, tapi kita tidak tahu.

Skala atom dan partikel
penyusunnya

Kemungkinan juga bahwa quark dan elektron bukanlah partikel dasar, dan bisa jadi juga menjadi terdiri dari partikel yang lainnya yang lebih kecil yang lebih mendasar.  (teori terakhir menyatakan bahwa elemen paling mendasar di jagat raya itu bukan seperti partikel, melainkan seperti sebuah senar, dinamakan Teori Senar, atau String Theory)

Sekarang, Apa yang harus kita cari?

Fisikawan terus mencari partikel baru. Ketika mereka menemukannya, mereka mengkategorikan partikel2 tersebut, dan mencoba untuk menemukan pola yang memberitahukan kita tentang bagaimana blok bangunan fundamental dari alam semesta berinteraksi.

Fisikawan telah menemukan sekitar dua ratus partikel (sebagian besar bukanlah partikel dasar / fundamental particle). Untuk melacak semua partikel, mereka diberi nama dengan huruf dari abjad Yunani dan Romawi.

Tentu saja, nama-nama partikel hanyalah sebagian kecil dari semua teori fisika. Kita tidak perlu berkecil hati jika kita memiliki kesulitan mengingat mereka. Bahkan Enrico Fermi yang terkenal (pendiri Fermilab) pernah berkata kepada muridnya (dan pemenang Nobel setelahnya) Leon Lederman, “Anak muda, kalau aku bisa mengingat nama partikel-partikel ini, aku akan menjadi seorang botanist!”

Model Standar (Standard Model)

Fisikawan telah mengembangkan teori yang disebut Standard Model (Model Standar) yang menjelaskan apa dunia itu dan apa yang menyatukan mereka. Ini adalah teori yang sederhana dan lengkap yang menjelaskan semua ratusan partikel dan interaksi yang kompleks dengan hanya:

• 6 quark
• 6 lepton. Lepton yang paling populer adalah elektron. Seri selanjutnya akan dijelaskan apa itu lepton
• Partikel pembawa forsa (dalam kurikulum forsa juga disebut gaya, seperti gravitasi, gaya listrik-magnet, gaya nuklir), partikelnya seperti foton, gluon, graviton. Dibahas seri berikutnya 

Inilah resep alam semesta

Semua partikel materi yang dikenal adalah gabungan dari quark dan lepton, dan mereka berinteraksi dengan menukarkan partikel pembawa gaya/forsa.

Model Standar adalah teori yang baik. Percobaan telah membuktikan prediksi dengan presisi yang luar biasa, dan semua partikel yang diramalkan oleh teori ini telah ditemukan. Tapi itu tidak menjelaskan semuanya. Sebagai contoh, gravitasi tidak termasuk dalam Model Standar.

Sumber: FaktaIlmiah.com