W+ W- Z

Pada tahun 1862, Kelvin memperkirakan umur semesta: 30 juta tahun. Itu berdasar hasil kalkulasi energi vs usia matahari. Darwin, yang sempat mengkalkulasi bahwa bumi harus berusia setidaknya 300 juta tahun untuk memungkinkan evolusi tersebar seperti yang diketahuinya, serta merta menghapus hasil perhitungannya dari bukunya, dan lebih suka turut mengamini Kelvin. Rutherford, setelah radioaktif ditemukan, menghitung usia semesta sekitar 4,5 miliar tahun. Ia menyampaikan hal ini di depan sidang ilmuwan yang dipimpin Kelvin, dengan cara yang amat diplomatis (hmmm).

“Tuan Kelvin membatasi usia bumi pada angka tertentu, jika tidak ada bentuk energi baru yang ditemukan. Visi beliau kemudian menjadi kenyataan, bahwa kita menemukan bentuk energi lain: radium.”

gauge.jpgRadioaktivitas diakibatkan oleh interaksi yang kemudian disebut energi nuklir lemah, atau energi lemah (weak energy). Ia berinteraksi mengikat inti atom. Jika gravitasi dan elektromagnetika telah teramati sekian ratus tahun sebelumnya, radioaktivitas baru mulai dipahami di awal abad ke-20. Ini karena sifat energi lemah yang berbeda: ia hanya memiliki jangkauan pendek (sejauh 10-18m saja), sehingga tidak memiliki gelombang yang teramati seperti dua bentuk energi lainnya. Jangkauannya yang pendek ini tak terlepas dari sifatnya yang lain: ia memiliki massa. Ia juga bisa memiliki muatan. Partikel pembawa energi ini, disebut boson W+, W-, dan Z. W+ dan W- memiliki massa yang sama: 80 GeV, dengan muatan masing2 positif dan negatif. Z memiliki massa 91 GeV.

Hal lain yang membuat boson2 ini berbeda adalah bahwa, ehm, interaksi dengan boson ini bisa mengubah jenis partikel. Netron dapat berinteraksi dengan W- dan berubah menjadi proton. Karena netron memiliki kuark u-d-d dan proton u-u-d, maka artinya dalam interaksi itu terdapat sebuah kuark d yang berubah menjadi u. Tapi lebih lanjut, si W- dapat terus berubah menjadi elektron dan antineutrino. Pauli lah yang menghipotesiskan adanya neutrino (partikel yang memiliki sifat2: muatan nol, massa amat mendekati nol, dan tidak meluruh) akibat adanya ketidaksetimbangan jika W- hanya menjadi elektron. Tapi nama neutrino dan karakteristiknya diberikan oleh Fermi. Majalah Nature waktu itu sempat menolak paper Fermi tentang neutrino — menganggapnya terlalu spekulatif.

Soal massa pada boson2 W dan Z membuat orang mulai mendalami teori tentang massa sendiri. Tahun 1960an, Higgs menghipotesiskan sebuah mekanisme, yang kemudian dinamai mekanisme Higgs. Medan Higgs berinteraksi dengan partikel2 tertentu, yang efeknya adalah terbentuknya kurvatur pada dimensi ruang-waktu di sekitar si partikel, yang mengubah inersia si partikel itu. Ini yang kemudian menjadi massa partikel. Dan dengan demikian, massa menjadi tidak konstan: ia terpengaruh oleh kecepatan.

Abdussalaam, Glashow, dan Weinberg kemudian menemukan paduan antara elektromagnetika dengan energi lemah. Pada level energi tinggi, ini adalah bentuk energi yang sama. Tapi pada saat level energi turun, simetri pecah, dan terbentuk partikel2 yang berbeda: foton tak terpengaruh medan Higgs dan tak memiliki muatan; W terpengaruh medan Higgs dan bermuatan; Z terpengaruh medan Higgs tapi tak memiliki muatan. Masih ada hal menarik pada boson pembawa energi lemah: ia melanggar simetri paritas. Hmmm, panjang nih kalau ceritanya sampai ke sini :). Yang jelas, efeknya a.l. adalah bahwa neutrino hingga saat ini selalu ditemukan berspin ke kiri.

7 Comments

  1. ini akibat kebanyakan minum kopi ya ?

  2. risiyanto

    Mas Kun, bikin dong “quantum untuk pemula”
    Ini kata yang saya tidak mengerti artinya:

    boson
    Gev
    quark
    proton
    simetri paritas
    berspin

  3. @1: Lebih karena interaksi asimetrik.
    @2: Boleh. Tinggal cari kesempatan. Sementara itu: Boson adalah partikel yang memenuhi statistika Bose-Einstein, memiliki bilangan spin bulat (1, 2, dll), dan umumnya merupakan pembawa gaya (foton untuk elektromagnetika, W dan Z untuk energi lemah, gluon untuk energi kuat). Sebagai kontras adalah Fermion, yang memenuhi statistika Fermi-Dirac, memiliki bilangan spin pecahan (1/2, 3/2, dll), yang meliputi kuark dan lepton. Kuark adalah fermion yang terpengaruh oleh energi kuat, dan terikat membentuk gabungan yang disebut hadron, misalnya proton dan netron. Lepton adalah fermion yang tak terpengaruh energi kuat, misalnya elektron. GeV atau giga elektron volt adalah 1 miliar eV, sedangkan 1 eV adalah energi yang senilai 1 volt dikalikan muatan 1 elektron — kalau 1 joule itu 1 volt dikalikan 1 coulomb D karena menurut Einstein E=mc², maka massa 1GeV setara dengan energi 1GeV dibagi kuadrat kecepatan cahaya, yaitu sekian gram — kalkulatorku nggak ketemu. Bersambung deh. Atau lebih baik lagi: kunjungilah Wikipedia.

  4. Kenapa judul aslinya diganti mas Koen?
    Dari Energi Lemah jadi W+ W- Z

  5. @4: Jawaban jujur? Aku nggak merasa pas, karena pengikat ini sering diacu sebagai ‘weak force’ (gaya lemah), alih2 ‘weak energy’ (energi lemah). Jadi cari bentuk lain. Boson lemah? Nggak standar :). So, boson W+, W-, dan Z. Atau kemudian disingkat saja W+ W- Z.

  6. Kenapa dulu di Inggris tidak S3 sekalian? Atau sekarang saja S3-nya? Asyik, bakal lebih banyak cerita seru deh.

  7. Aceng Imam

    Saya lagi baca The Thao Of Physics-nya Capra (sebelumnya The Turning Point) versi terjemah . Karena awam saya jadi skeptis. Dulu sempat kirim e-mail ke Mas Kun nanya tentang Capra. tapi gak dibales. Nah, sekarang mumpung masuk tema begini, saya minta Mas Kun nulis tentang Capra atau ttg buku-bukunya yang katanya beberapa menjadi Best Seller (atau pasaran?) Masalahnya, sekali lagi karena awam saya terjebak.
    Terus, katanya Heisenberg pernah nulis Physics and Philosophy, ada terjemahnya gak ya? Tq sebelumnya.

Trackbacks/Pingbacks

  1. Kuncoro++ | Mencari Boson Higgs - [...] Tepat 5 tahun lalu, 26 Desember 2006, blog ini membahas tentang partikel W+, W-, dan Z, yang menyebutkan Mekanisme Higgs.…

Leave a Reply

%d bloggers like this: