Daftar Isi
Kalau sebuah benda terus dibagi menjadi bagian yang lebih kecil, sampai seberapa kecil kita bisa membaginya? Sebuah batu dapat dipecah menjadi kerikil, lalu menjadi butiran yang semakin kecil. Namun ketika pembagian diteruskan hingga skala yang tidak dapat dilihat mata, kita mulai memasuki dunia molekul, atom, dan partikel subatom.
Hampir semua benda yang kita jumpai sehari-hari tersusun dari atom. Namun atom ternyata bukan struktur paling dasar. Di dalamnya terdapat elektron dan inti atom, sedangkan inti biasanya mengandung proton dan neutron. Proton serta neutron pun masih mempunyai struktur internal yang berkaitan dengan quark dan gluon.
Di sinilah fisika partikel menjadi menarik. Semakin dalam struktur materi dipelajari, semakin berbeda pula perilakunya dibandingkan benda dalam kehidupan sehari-hari.
Partikel elementer bahkan tidak sebaiknya selalu dibayangkan sebagai bola kecil. Untuk memahaminya, kita perlu mengenal atom, quark, lepton, boson, interaksi fundamental, dan Model Standar secara bertahap.
Apa Itu Partikel?
Secara sederhana, partikel adalah objek yang dapat diperlakukan sebagai satu kesatuan dalam suatu pembahasan fisika. Namun arti kata partikel bergantung pada konteks yang digunakan.
Dalam fisika klasik, sebuah benda berukuran besar sekalipun dapat dimodelkan sebagai partikel apabila bentuk dan dimensinya tidak penting terhadap persoalan yang sedang dihitung. Sebuah bola yang dilempar, misalnya, dapat dianggap sebagai satu titik bermassa ketika kita hanya ingin menghitung lintasannya.
Pada fisika atom, istilah tersebut dapat merujuk pada proton, neutron, atau elektron. Sementara dalam fisika partikel modern, pembahasan dapat masuk lebih jauh ke quark, lepton, foton, gluon, dan partikel elementer lainnya.
Jadi, penggunaan kata partikel dalam fisika tidak selalu berarti benda yang sama. Yang menentukan adalah skala dan model fisika yang sedang digunakan.
Dari Benda hingga Partikel yang Sangat Kecil
Untuk mendapatkan gambaran awal, struktur materi dapat disederhanakan menjadi:
Benda → Molekul → Atom → Inti Atom → Proton & Neutron → Quark
Sementara dari atom terdapat cabang lain:
Atom → Elektron
Urutan tersebut merupakan penyederhanaan. Tidak semua material tersusun dari molekul yang berdiri sendiri seperti air, tetapi diagram ini cukup membantu untuk mengenali perubahan skala dari benda sehari-hari hingga komponen subatom.
| Tingkat | Contoh | Tersusun dari |
|---|---|---|
| Benda | Air, batu, tubuh manusia | Atom dan, pada banyak zat, molekul |
| Molekul | H₂O | Atom |
| Atom | Hidrogen, karbon | Elektron dan inti |
| Inti atom | Inti karbon | Proton dan neutron |
| Proton | Bermuatan positif | Quark dan gluon |
| Neutron | Bermuatan netral | Quark dan gluon |
| Elektron | Bermuatan negatif | Belum diketahui mempunyai struktur internal |
CERN menjelaskan bahwa proton dan neutron merupakan objek komposit, sedangkan quark dan elektron termasuk partikel yang sejauh pengukuran sekarang diperlakukan sebagai elementer.
Mengenal Struktur Atom
Dalam gambaran dasar, sebuah atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Proton serta neutron berada di inti atom, sedangkan elektron dideskripsikan melalui keadaan kuantum dan orbital di sekitar inti.
| Partikel | Muatan | Lokasi dalam atom | Massa relatif |
|---|---|---|---|
| Proton | +1 | Inti atom | ≈1 |
| Neutron | 0 | Inti atom | ≈1 |
| Elektron | -1 | Orbital/distribusi elektron | ≈1/1836 massa proton |
Nilai sekitar 1/1836 tersebut sesuai dengan perbandingan massa elektron terhadap proton yang telah diukur dengan presisi tinggi.
Ilustrasi sekolah sering menggambarkan elektron mengitari inti seperti planet mengelilingi Matahari. Model tersebut berguna untuk pengenalan, tetapi tidak menggambarkan keadaan elektron secara lengkap.
Dalam mekanika kuantum, kita lebih tepat membicarakan orbital dan distribusi probabilitas: daerah tempat elektron mempunyai kemungkinan tertentu untuk ditemukan.
Tahukah Kamu?
Elektron jauh lebih ringan daripada proton. Massa sebuah elektron hanya sekitar 1/1836 massa proton.
Apa Itu Partikel Subatom?
Partikel subatom adalah istilah untuk partikel yang dibahas pada skala di bawah atom. Contohnya mencakup proton, neutron, elektron, neutrino, muon, quark, dan foton.
Namun ada perbedaan penting: tidak semua partikel subatom merupakan partikel elementer.
Proton dan neutron, misalnya, mempunyai struktur internal yang melibatkan quark dan gluon. Sebaliknya, elektron dalam Model Standar dan berdasarkan batas eksperimen saat ini tidak diketahui tersusun dari komponen yang lebih kecil.
Dengan demikian, istilah “subatom” menjelaskan skala pembahasan, sedangkan istilah “elementer” berkaitan dengan apakah struktur internal yang lebih kecil telah diketahui.
Apa Itu Partikel Elementer?
Partikel elementer merupakan partikel yang dalam Model Standar dan berdasarkan batas pengukuran eksperimen saat ini tidak diketahui mempunyai struktur internal yang lebih kecil.
Pemilihan kata “tidak diketahui” penting. Ilmu pengetahuan tidak perlu menyatakan secara absolut bahwa struktur yang lebih dalam mustahil ada. Kesimpulan ilmiah selalu berkaitan dengan teori yang tersedia dan seberapa jauh eksperimen mampu menguji suatu skala.
Quark dan lepton seperti elektron termasuk dalam kelompok partikel elementer Model Standar. Foton, gluon, boson W, boson Z, dan Higgs juga termasuk partikel elementer dalam kerangka tersebut.
Fermion dan Boson
Partikel dalam Model Standar dapat dikelompokkan berdasarkan sifat kuantumnya. Dua kelompok penting adalah fermion dan boson.
Fermion
Fermion merupakan kelas partikel yang mencakup penyusun materi, yaitu quark dan lepton.
Fermion Model Standar memiliki spin 1/2. Spin adalah sifat intrinsik kuantum; namanya menyerupai kata “berputar”, tetapi jangan membayangkannya sebagai bola kecil yang benar-benar berputar pada porosnya.
Fermion juga mengikuti prinsip pengecualian Pauli. Sifat inilah yang mempunyai peran penting dalam struktur atom dan bagaimana materi dapat membentuk susunan yang kompleks.
Boson
Boson mempunyai karakter statistik kuantum yang berbeda dari fermion. Beberapa boson berkaitan langsung dengan interaksi fundamental.
Contohnya adalah foton untuk elektromagnetisme, gluon untuk interaksi kuat, serta W dan Z untuk interaksi lemah. Model Standar juga mempunyai Higgs boson, yang berkaitan dengan medan Higgs.
Mengenal Quark
Ada enam flavor quark dalam Model Standar:
| Quark | Simbol | Muatan listrik |
|---|---|---|
| Up | u | +2/3 |
| Down | d | -1/3 |
| Charm | c | +2/3 |
| Strange | s | -1/3 |
| Top | t | +2/3 |
| Bottom | b | -1/3 |
Nilai muatan tersebut juga tercantum dalam tabel data partikel Particle Data Group.
Proton mempunyai komposisi valence quark:
uud
Jika muatannya dijumlahkan:
+2/3 + 2/3 – 1/3 = +1
Karena itu proton mempunyai muatan total +1.
Neutron mempunyai komposisi valence quark:
udd
Muatan totalnya:
+2/3 – 1/3 – 1/3 = 0
Itulah alasan sederhana mengapa neutron secara keseluruhan netral.
Walaupun diagram uud dan udd sangat membantu, proton dan neutron sebenarnya jauh lebih dinamis. Di dalamnya terdapat medan gluon serta kontribusi pasangan quark-antiquark. Quark terikat oleh interaksi kuat dan tidak biasanya ditemukan sebagai quark bebas dalam kondisi biasa.
Tahukah Kamu?
Proton bukan partikel elementer. Struktur internalnya melibatkan quark, antiquark, dan gluon yang berinteraksi melalui interaksi kuat.
Mengenal Lepton
Selain quark, kelompok fermion lainnya adalah lepton. Ada enam lepton yang dikenal dalam Model Standar.
| Lepton | Muatan listrik | Keterangan singkat |
|---|---|---|
| Elektron | -1 | Penting dalam struktur atom |
| Muon | -1 | Mirip elektron tetapi lebih berat |
| Tau | -1 | Lebih berat dari elektron dan muon |
| Neutrino elektron | 0 | Berinteraksi sangat lemah |
| Neutrino muon | 0 | Salah satu jenis neutrino |
| Neutrino tau | 0 | Salah satu jenis neutrino |
Neutrino dapat melewati materi dalam jumlah sangat besar tanpa mudah berinteraksi. Mereka muncul antara lain dalam reaksi nuklir di Matahari, peluruhan radioaktif tertentu, dan berbagai proses berenergi tinggi.
Eksperimen menunjukkan neutrino dapat berubah flavor melalui osilasi neutrino. Fenomena ini menunjukkan bahwa neutrino mempunyai massa, sesuatu yang membutuhkan perluasan terhadap bentuk minimal Model Standar.
Tahukah Kamu?
Neutrino berinteraksi begitu lemah sehingga sangat banyak neutrino dapat melewati materi tanpa menghasilkan interaksi yang dapat kita deteksi.
Boson dan Pembawa Interaksi
Beberapa boson merupakan kuanta medan yang berkaitan dengan interaksi fundamental.
| Boson | Berkaitan dengan | Keterangan |
|---|---|---|
| Foton | Elektromagnetik | Kuantum medan elektromagnetik |
| Gluon | Interaksi kuat | Terlibat dalam pengikatan quark |
| W⁺ / W⁻ | Interaksi lemah | Terlibat dalam proses seperti peluruhan beta |
| Z⁰ | Interaksi lemah | Mediator interaksi lemah |
| Higgs boson | Medan Higgs | Eksitasi kuantum medan Higgs |
Pernyataan bahwa “Higgs memberikan seluruh massa benda” terlalu sederhana. Mekanisme Brout–Englert–Higgs berhubungan dengan massa sejumlah partikel elementer, termasuk quark, elektron, serta W dan Z.
Sebagian besar massa proton dan neutron justru berasal dari energi dinamika interaksi kuat di dalam hadron, bukan hanya dari penjumlahan massa quark penyusunnya.
Empat Interaksi Fundamental Alam
Fisika mengenal empat interaksi fundamental:
| Interaksi | Contoh | Jangkauan |
|---|---|---|
| Gravitasi | Tarikan benda bermassa/berenergi | Jarak jauh |
| Elektromagnetik | Interaksi antar muatan | Jarak jauh |
| Kuat | Dinamika quark dan inti | Sangat pendek pada skala subatom |
| Lemah | Peluruhan beta, proses neutrino | Sangat pendek |
Model Standar menjelaskan interaksi elektromagnetik, kuat, dan lemah dalam kerangka teori medan kuantum, tetapi gravitasi belum menjadi bagian dari Model Standar.
Dalam beberapa teori kuantum gravitasi terdapat gagasan tentang partikel bernama graviton. Namun graviton masih hipotetis dan belum ditemukan secara eksperimen.
Model Standar Fisika Partikel
Model Standar adalah kerangka teori yang mengelompokkan partikel elementer yang telah dikenal serta menjelaskan tiga interaksi fundamental non-gravitasi.
Secara ringkas:
| Kelompok | Partikel |
|---|---|
| Quark | Up, Down, Charm, Strange, Top, Bottom |
| Lepton bermuatan | Elektron, Muon, Tau |
| Neutrino | νe, νμ, ντ |
| Boson gauge | Foton, Gluon, W, Z |
| Boson skalar | Higgs |
Model ini sangat berhasil menjelaskan banyak hasil eksperimen fisika partikel. Quark dan lepton merupakan fermion materi, sedangkan foton, gluon, W, dan Z berhubungan dengan interaksi yang dijelaskan Model Standar.
Namun Model Standar bukan teori final untuk seluruh alam. Ia belum menggabungkan gravitasi, tidak mengidentifikasi hakikat materi gelap dan energi gelap, serta bentuk minimalnya perlu diperluas untuk mengakomodasi massa neutrino.
Apa Itu Antipartikel?
Banyak partikel mempunyai pasangan antipartikel. Antipartikel bukan benda dengan “massa negatif”.
Contoh paling mudah adalah elektron dan positron. Positron mempunyai massa yang sama dengan elektron, tetapi muatan listriknya berlawanan: elektron negatif sedangkan positron positif. CERN mencatat positron sebagai antipartikel elektron dengan massa identik dan muatan berlawanan.
Proton mempunyai antiproton. Untuk neutrino terdapat antineutrino, meskipun pertanyaan yang lebih mendalam mengenai hubungan neutrino dengan antipartikelnya masih menjadi bagian penelitian fisika neutrino.
Partikel dan Antipartikel Bisa Saling Musnah
Ketika sebuah partikel bertemu antipartikelnya, dapat terjadi proses yang disebut annihilation atau anihilasi.
Sebagai contoh, elektron dan positron dapat berinteraksi dan menghasilkan partikel lain, seperti foton, apabila kondisi serta hukum kekekalannya terpenuhi.
Tidak tepat mengatakan materi tersebut sekadar “hilang”. Energi, momentum, muatan, dan kuantitas fisik relevan lainnya tetap harus mengikuti hukum kekekalan.
Sebaliknya, dalam kondisi yang sesuai energi juga dapat menghasilkan pasangan partikel dan antipartikel. Massa dan energi karena itu tidak diperlakukan sebagai dua dunia yang terpisah.
Apakah Partikel Benar-Benar Seperti Bola Kecil?
Ini salah satu bagian paling penting untuk memahami fisika partikel.
Partikel elementer tidak sebaiknya selalu dibayangkan sebagai bola kelereng mikroskopis. Gambaran tersebut berguna sebagai analogi awal, tetapi perilaku dunia kuantum jauh berbeda dari benda sehari-hari.
Dalam mekanika kuantum digunakan konsep seperti fungsi gelombang dan probabilitas untuk memperkirakan hasil suatu pengukuran. Objek kuantum juga menunjukkan karakter yang dalam fisika klasik kita asosiasikan dengan gelombang maupun partikel.
Dalam teori medan kuantum, gambaran menjadi lebih mendasar lagi. Partikel dapat dipahami sebagai eksitasi kuantum dari medan yang sesuai. Foton, misalnya, merupakan kuantum medan elektromagnetik. CERN menggunakan gambaran serupa ketika menjelaskan bahwa partikel dapat direpresentasikan sebagai gelombang atau eksitasi dalam medan kuantumnya.
Tahukah Kamu?
Cahaya dapat dibahas sebagai medan elektromagnetik sekaligus dalam bentuk kuanta energi yang disebut foton.
Gelombang atau Partikel?
Istilah dualitas gelombang-partikel muncul karena objek kuantum tidak cocok sepenuhnya dengan kategori klasik.
Eksperimen celah ganda merupakan salah satu contoh terkenal. Elektron atau foton dapat menghasilkan pola interferensi yang biasanya kita kaitkan dengan gelombang, sementara interaksi pengukurannya dapat tercatat dalam peristiwa lokal seperti karakter partikel.
Namun jangan mengartikannya sebagai elektron yang secara harfiah “berubah menjadi bola lalu berubah menjadi gelombang”.
Lebih tepat dikatakan bahwa konsep klasik “gelombang” dan “partikel” masing-masing hanya menangkap sebagian perilaku objek kuantum. Mekanika kuantum menyediakan kerangka yang lebih tepat untuk memprediksi hasil eksperimen tersebut.
Seberapa Kecil Ukuran Partikel?
Skala dunia subatom sangat jauh dari pengalaman manusia sehari-hari.
| Objek | Perkiraan skala |
|---|---|
| Manusia | ~1 m |
| Sel | ~10⁻⁵ m |
| Atom | ~10⁻¹⁰ m |
| Inti atom | ~10⁻¹⁵ m |
| Proton | ~10⁻¹⁵ m |
| Elektron elementer | Belum ditemukan mempunyai struktur internal pada batas eksperimen saat ini |
Angka tersebut bertujuan memberikan gambaran orde besarnya, bukan menyatakan semua objek mempunyai bentuk bola dengan diameter yang pasti.
Khusus partikel elementer seperti elektron, pertanyaan tentang “ukuran” tidak sama dengan mengukur diameter bola kecil. Sampai batas eksperimen yang telah dicapai, elektron diperlakukan sebagai partikel titik dalam Model Standar.
Bagaimana Ilmuwan Menemukan Partikel?
Fisika partikel tidak selalu bekerja seperti seseorang memotret benda kecil menggunakan kamera.
Ilmuwan menggunakan akselerator partikel untuk memberikan energi tinggi kepada partikel, kemudian membuatnya bertumbukan. Detektor di sekitar titik tumbukan mengukur berbagai produk interaksi yang muncul.
Dari sinyal tersebut, peneliti dapat merekonstruksi lintasan, energi, momentum, muatan, serta produk peluruhan.
ATLAS, misalnya, memiliki lapisan sistem detektor yang merekam lintasan, energi, dan momentum partikel yang dihasilkan tumbukan. Data tersebut kemudian dianalisis untuk mengidentifikasi proses fisika yang terjadi.
Partikel yang berumur sangat pendek juga sering ditemukan secara tidak langsung melalui produk peluruhannya. Higgs boson merupakan contoh terkenal: sinyal keberadaannya diketahui melalui analisis statistik produk peluruhan dari sejumlah besar tumbukan.
Apa Itu CERN dan LHC?
CERN merupakan pusat penelitian internasional yang mempelajari struktur fundamental materi menggunakan berbagai fasilitas dan eksperimen fisika partikel.
Salah satu fasilitas paling terkenal adalah Large Hadron Collider (LHC), akselerator berbentuk cincin dengan keliling sekitar 27 kilometer. Proton atau ion dipercepat mendekati kecepatan cahaya sebelum berkas diarahkan untuk bertumbukan.
Eksperimen seperti ATLAS dan CMS menggunakan detektor besar di sekitar titik tumbukan untuk menganalisis partikel yang dihasilkan. Kedua eksperimen tersebut mempunyai desain berbeda tetapi dapat mempelajari banyak topik serupa, termasuk Higgs dan pencarian fisika di luar Model Standar.
Dari Mana Massa Partikel Berasal?
Jawaban pertanyaan ini bergantung pada jenis partikel yang sedang dibahas.
Massa partikel elementer tertentu
Dalam Model Standar, massa sejumlah partikel elementer berkaitan dengan interaksinya dengan medan Higgs. Mekanisme ini menjelaskan, antara lain, bagaimana W dan Z serta fermion tertentu memperoleh massa dalam teori.
Higgs boson sendiri merupakan eksitasi kuantum dari medan Higgs. Penemuannya oleh ATLAS dan CMS pada 2012 memberikan konfirmasi penting terhadap mekanisme tersebut.
Massa proton dan neutron
Proton memberikan contoh berbeda.
Massa tiga valence quark di dalam proton bukanlah seluruh massa proton. Sebagian besar massanya berhubungan dengan energi dan dinamika interaksi kuat antara quark dan gluon.
Karena itu kalimat “semua massa berasal dari Higgs” tidak akurat. Higgs sangat penting, tetapi asal massa benda sehari-hari mempunyai cerita yang lebih kompleks.
Partikel yang Paling Sering Kita Temui
Elektron
Elektron merupakan bagian penting struktur atom. Pergerakan serta distribusinya berperan dalam listrik, ikatan kimia, semikonduktor, dan sebagian besar teknologi elektronik modern.
Foton
Foton merupakan kuantum medan elektromagnetik. Cahaya tampak, gelombang radio, gelombang mikro, sinar-X, dan sinar gamma semuanya termasuk radiasi elektromagnetik meskipun memiliki energi berbeda.
Proton
Proton berada di inti atom. Jumlah proton menentukan nomor atom dan dengan demikian menentukan unsur tersebut. Hidrogen memiliki satu proton, sedangkan karbon mempunyai enam.
Neutron
Neutron juga menjadi komponen banyak inti atom. Jumlah neutron dapat berbeda pada atom dari unsur yang sama sehingga menghasilkan isotop yang berbeda.
Neutrino
Neutrino dihasilkan dalam banyak proses nuklir dan berenergi tinggi. Matahari merupakan salah satu sumber neutrino yang sangat besar karena reaksi nuklir berlangsung terus-menerus di bagian dalamnya.
Apakah Masih Ada Partikel yang Belum Ditemukan?
Ya, kemungkinan adanya fisika baru masih menjadi salah satu pertanyaan terbesar.
Penting membedakan partikel yang sudah terdeteksi dengan kandidat atau gagasan teoretis.
PARTIKEL YANG SUDAH TERDETEKSI
Contohnya elektron, neutrino, quark, foton, gluon, W, Z, serta Higgs boson. Partikel-partikel Model Standar telah diuji melalui berbagai eksperimen dengan tingkat presisi yang sangat tinggi.
PARTIKEL HIPOTETIS ATAU BELUM TERKONFIRMASI
Materi gelap telah diketahui melalui pengaruh gravitasinya, tetapi identitas partikelnya belum diketahui. Berbagai eksperimen karena itu mencari kemungkinan partikel baru.
Axion merupakan salah satu partikel hipotetis dan kandidat dalam sejumlah model materi gelap. CERN secara eksplisit menyebut axion sebagai partikel hipotetis yang dicari berbagai eksperimen.
Supersimetri merupakan gagasan teoretis yang memprediksi pasangan baru bagi partikel Model Standar. Sampai sekarang hal tersebut belum menjadi fakta eksperimental; pencarian CERN terus memberikan batas terhadap kemungkinan sifat partikel supersimetris.
Graviton juga masih hipotetis dan tidak boleh ditulis seolah sudah ditemukan.
Kesalahpahaman Umum Tentang Partikel
1. Atom adalah partikel paling kecil
Tidak. Atom mempunyai struktur internal berupa inti dan elektron. Inti atom pada umumnya mengandung proton dan neutron, sedangkan proton dan neutron mempunyai struktur quark-gluon.
2. Proton dan neutron adalah partikel elementer
Tidak. Proton dan neutron termasuk hadron dan merupakan sistem komposit. Untuk penjelasan sederhana, proton mempunyai valence quark uud sedangkan neutron udd, tetapi struktur sebenarnya juga melibatkan gluon serta pasangan quark-antiquark.
3. Elektron mengorbit inti persis seperti planet
Model planet dapat membantu pengenalan dasar, tetapi mekanika kuantum memberikan gambaran yang berbeda. Elektron dideskripsikan menggunakan keadaan kuantum dan orbital yang berkaitan dengan distribusi probabilitas.
4. Higgs boson memberikan seluruh massa benda
Tidak. Mekanisme Higgs berperan dalam massa sejumlah partikel elementer. Namun sebagian besar massa proton dan neutron berasal dari energi dinamika interaksi kuat di dalamnya.
5. Antimateri mempunyai massa negatif
Tidak. Antipartikel mempunyai massa positif. Positron, misalnya, mempunyai massa yang sama dengan elektron tetapi muatan listrik yang berlawanan.
Pertanyaan Umum Tentang Partikel
Apa yang dimaksud dengan partikel?
Partikel adalah objek yang diperlakukan sebagai satu kesatuan dalam pembahasan fisika. Artinya bergantung pada konteks. Dalam mekanika klasik, benda besar dapat dimodelkan sebagai partikel jika ukuran detailnya tidak penting. Dalam fisika modern, istilah partikel juga digunakan untuk objek subatom seperti elektron, proton, neutrino, quark, foton, dan berbagai partikel elementer lainnya.
Apa partikel terkecil yang diketahui?
Istilah “terkecil” harus digunakan dengan hati-hati karena partikel elementer tidak selalu mempunyai ukuran seperti bola kecil. Dalam Model Standar, quark, lepton, dan sejumlah boson saat ini diperlakukan sebagai partikel elementer karena belum ditemukan mempunyai struktur internal. Hal itu merupakan kesimpulan berdasarkan batas pengukuran eksperimen saat ini, bukan pernyataan bahwa struktur yang lebih dalam secara absolut mustahil ada.
Apa saja tiga partikel utama penyusun atom?
Dalam model dasar atom, tiga partikel yang paling sering diperkenalkan adalah proton, neutron, dan elektron. Proton bermuatan positif dan neutron netral berada dalam inti, sementara elektron bermuatan negatif dideskripsikan melalui orbital di sekitar inti. Proton dan neutron sendiri bukan partikel elementer karena keduanya mempunyai struktur internal yang melibatkan quark dan gluon.
Apakah proton merupakan partikel elementer?
Tidak. Proton adalah partikel komposit yang termasuk kelompok hadron. Dalam gambaran valence quark, sebuah proton terdiri atas dua quark up dan satu quark down atau uud. Struktur sebenarnya lebih kompleks karena di dalam proton terdapat medan gluon dan kontribusi pasangan quark-antiquark yang terus berinteraksi melalui interaksi kuat.
Apa perbedaan proton, neutron, dan elektron?
Proton mempunyai muatan +1, neutron mempunyai muatan total 0, sedangkan elektron bermuatan -1. Proton dan neutron berada di inti atom dan mempunyai massa yang hampir sama jika dibandingkan secara kasar. Elektron jauh lebih ringan dan keadaan kuantumnya membentuk distribusi elektron di sekitar inti. Proton dan neutron komposit, sedangkan elektron saat ini dikategorikan sebagai elementer.
Apa itu quark?
Quark adalah kelompok fermion elementer dalam Model Standar. Ada enam flavor, yaitu up, down, charm, strange, top, dan bottom. Quark mempunyai muatan listrik pecahan, misalnya quark up +2/3 dan down -1/3. Quark berinteraksi melalui interaksi kuat dan dalam kondisi biasa tidak ditemukan sebagai quark bebas karena fenomena yang dikenal sebagai confinement.
Apa perbedaan fermion dan boson?
Fermion dan boson adalah dua kelas partikel dengan sifat kuantum berbeda. Fermion mencakup quark dan lepton serta membentuk komponen materi dalam Model Standar. Boson mencakup partikel seperti foton, gluon, W, Z, dan Higgs. Sejumlah boson berperan sebagai kuanta medan yang berkaitan dengan interaksi fundamental, sedangkan Higgs berkaitan dengan medan Higgs.
Apa itu Higgs boson?
Higgs boson adalah eksitasi kuantum dari medan Higgs. Penemuannya pada 2012 oleh eksperimen ATLAS dan CMS memberikan konfirmasi penting terhadap mekanisme Brout–Englert–Higgs dalam Model Standar. Mekanisme tersebut berkaitan dengan massa sejumlah partikel elementer. Namun Higgs tidak boleh disebut sebagai satu-satunya sumber seluruh massa benda karena sebagian besar massa proton dan neutron berasal dari dinamika interaksi kuat.
