Follow
Standard Model
Sabtu kemarin 9 jan 2016, saya baru saja mencoba Netflix, dan film pertama yang ditonton adalah Particle Fever, Film dokumentasi tentang LHC (large hadron collider) tempat berkumpulnya 2,000 ilmuwan riset dari 100 negara untuk menyelidiki pencarian partikel Higgs.Film dokumenter bercerita bagaimana antusias ilmuwan dalam menemukan jawaban ilmiah ketika partikel subatomik saling ditabrakkan. apa yang terjadi sesaat setelah tabrakan ? apakah tercipta partikel lain ? apakah partikel elementer akan mengalami mekanisme higgs ? Apa sebenarnya partikel Higgs ? apa pentingnya ? dibawah ini adalah percakapan mengenai Higgs Boson, disampaikan dengan bahasa yang jelas dan sederhana. Sangat membantu orang awam seperti saya yang sama sekali tidak tahu.
Untuk memahami apa sebenarnya yang dicari oleh para ilmuwan, kita kembali dari awal dahulu. Setiap benda yang ada disekeliling, seperti Meja, Komputer , Dinding, Kucing, Mesin Cuci, Lantai , Laba-laba pada hakikatnya terdiri dari Atom. Benda-benda yang kita kenal mengandung atom Carbon, Hidrogen, Oxigen, Nitrogen, Calcium, Magnesium, Sodium dan sebagainya. Semua terdiri dari Atom. Di dalam Atom terdapat Elektron (-), Proton (+) dan Neutron (bermuatan Netral). Partikel sub atomik Elektron disebut sebagai partikel dasar (elemntary particle) karena tidak mengandung sub strukture, sedangkan Proton dan Neutron mengandung Quark. 2 type Partikel Elementer adalah Fermion (membentuk materi) dan Bosson (membawa energi).
Bayangkan bentuk Lego yang terdiri kotak 6×6, 4×4,3×3, 2×2, 5×6 dan sebagainya. dari berbagai macam bentuk dasar tersebut, kita bisa membuat aneka macam bentuk. di dunia Lego, building blocks paling dasar mungkin 1×1, blocks yang membentuk semua ukuran blocks lainnya. Analogikan semua benda di alam semesta ini dengan Lego. Dalam lego, benda pesawat memiliki building blocks yang sama dengan benda mobil. Partikel elementer adalah building block yang membentuk semua benda tersebut, Matahari dan manusia sama-sama memiliki atom Carbon. atom Carbon dalam matahari dengan tubuh manusia memiliki struktur dan properti yang sama.
Elektron sebagai Partikel sub atomik memiliki properties seperti massa. Perbedaan arti Berat dan Massa adalah seperti berikut. Manusia dengan berat 50 Kg di bumi, akan memiliki berat sebesar 100 Kg disuatu planet yang gravitiasinya lebih besar dari Bumi dan memiliki berat 1 Kg di planet yang gravitasinya lebih kecil dari Bumi, akan tetapi manusia tersebut memiliki massa yang sama/konstan/stabil. Partikel subatomik elektron memiliki berat hampir mendekati 0. Peter Higgs berpendapat akan adanya suatu Higgh field (ladang higgh) yaitu suatu mekanisme , suatu cerita bagaimana suatu partikel bisa mendapatkan massa ketika berinteraksi dengan high field ini. Mungkin kita pernah berpikir merenung bagaimana bumi , matahari, bulan. komputer, mesin cuci, mobil berasal ? bagaimana rumput , pohon, gunung , awan berasal ?. Semua berawal dari suatu proses pembentukan materi, lalu dari mana materi tersebut berasal ?. Dari mana manusia / ilmuwan tersebut mengetahui materi berasal ? Salah satu cara adalah dengan membongkar materi yang ada. Bagaimana cara membongkarnya ? apakah ada jasa bongkar pasang partikel di dunia ini ? Ide yang masuk akal adalah membenturkan materi dalam hal ini partikel sub atomik. Jadi partikel subatomik dibenturkan dalam kecepatan tinggi, lalu dianalisa apa yang terjadi sesaat setelah terjadinya benturan. Manusia saat ini menduga , bahwa semua materi berasal di Bigbang / ledakkan besar yang terjadi 13 milyar tahun lalu. Dengan menumbukkan partikel subatomik akan seperti mengulang terjadinya bigbang dalam skala mini.
Yang ilmuwan harapkan dengan aktivitas ini keyakinan mereka akan standard model menjadi terlengkapi dengan hadirrnya higgs dalam kenyataan, apabila terjadi hal lain diluar dugaan, mungkin akan membuat heboh dunia dan pemahaman kita mengenai materi dan alam semesta harus direvisi.
Membahas sebentar tentang Standard Model, adalah model yang menjelaskan 4 dasar gaya tarik/kuat alamiah. yaitu (1). Gravitasi, (2).Elektromagnetik (3) Interaksi Gaya lemah (4) Interaksi Gaya kuat.
Apa yang menyebabkan semua materi di alam semesta tetap menempel satu sama lain, seperti 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen membentuk molekul air adalah adanya interaksi gaya kuat. Interaki gaya kuat ini terjadi pada skala subatomik sebesar proton. Kenapa bumi tetap pada posisi mengitari mahatari dan matahari mengitari pusat galaxi bima sakti adalah karena hadirnya gravitasi. Peluruhan radio aktif atau terlepasnya / hilangnya energi pada inti atom adalah contoh interaksi gaya lemah. Proses ini terjadi pada skala teramat kecil dari proton, yaitu seukuran 10 pangkat minus 20 centimeter. Contoh gaya lainnya adalah Elektromagnetik , hadir ketika petir terjadi. Proses terjadi pada skala yang lebih besar dari dunia subatomik.
Jangan tertipu dengan penamaan interaksi gaya lemah, karena interaksi gaya lemah memiliki gaya lebih kuat dari gravitasi. Interaksi gaya lemah terjadi pada skala subatomik sedangkan gravitasi pada skala lebih besar. Justru Gravitasi memiliki gaya terlemah dibandingkan 3 gaya dasar alamiah tersebut.
Intinya, Standard Model bekerja pada skala berbeda dan dengan kekuatan berbeda
Sampai saat ini, standard model mampu mengkaitkan 3 gaya dasar (Elektromagnetik, gaya kuat dan gaya lemah) dan belum mampu menjelaskan hubugannya dengan gravitasi.
Lalu apa hubungannya Boson dengan standard model ? hubungannya seperti ini, Tiga gaya dasar alamiah tersebut selain gravitasi dihasilkan dari pertukaran energi antar partikel dalam sebuah group/kelompok yang kita sebut saja sekelompok Boson. Gauge Boson dan higgs Boson. Gauge boson berlaku sebagai perantara ketiga gaya dasar alami tersebut sedangkan higgh boson adalah partikel dasar yang diduga menjadi penyebab mengapa hampir seluruh partikel elementer memiliki massa lebih besar.
Peta lengkap sementara standard model saat ini dapat dilihat di sini http://www.symmetrymagazine.org/standard-model/
Lalu bagaimana setelah diketemukannya higgs ? apa pengaruhnya bagi manusia dan alam semesta ? Apakah setelah diketemukannya Higgs maka ilmu fisika sudah selesai ? LHCC bisa dibubarkan ?
Justru dengan diketemukannya higgs, adalah awal dari suatu pencarian. awal dari suatu penemuan baru. di Akhir abad ke 14, Columbus berspekulasi, untuk menuju ujung timur hindia, manusia bisa saja berlayar ke arah barat, karena Columbus berdasarkan pada teori bahwa bumi itu bulat bundar. Berpegang kepada teori bahwa Bumi itu bulat, maka Columbus nekad berlayar ke arah Barat. Apa yang diketemukan Columbus bukanlah india tapi suatu benua baru, benua Amerika.
Analogi yang mirip pada dunia ilmu fisika teoritis saat ini, penemuan higgs mungkin akan membawa kejutan baru, Fisikiawan masih belum bisa memodelkan / mencari hubungan antara teori relativitas umum dengan mekanika kuantum. kejadiaan pada skala subatomis berbeda pada skala makro/kosmologis.3 gaya dasar alami pada skala subatomis belum bisa terpadu dengan gaya gravitasi.
Manusia masih belum memahami bagaimana menjelaskan hukum mekanika kuantum dengan relativitas umum dalam satu teori.Tidak semua orang di dunia ini tahu atau mau tahu bila partikel dapat berlaku sebagai materi dan sebagai gelombang pada saat bersamaan. Pernah dengar kucing schrodinger ? Bayangkan ada suatu kotak yang diisi oleh kucing. dalam kotak tersebut ada alat pembunuh. (iya alat pembunuh, Sadis kan ?). Mekanisme alat pembunuh bekerja, apabila partikel dalam alat pembunuh itu berada pada suatu posisi X, maka alat pembunuh akan bekerja sehingga Kucing langsung Mati, bila pada posisi Y maka alat pembunuh tidak akan bekerja alias Kucing tetap hidup. Menurut teori mekanika kuantum, setiap partikel dapat saja berlaku sebagai partikel ataupun gelombang. Bila partikel tersebut berlaku sebagai gelombang, maka Partikel itu akan berada pada posisi X dan posisi Y secara bersamaan (mustahil bukan), Bila partikel berlaku sebagai materi, maka partikel itu berada pada posisi X atau posisi Y saja, tidak mungkin berada pada 2 tempat sekaligus. Kita kembali ke nasib kucing dalam kotak, Kotak ditutup, dan tidak ada yang tahu nasib kucing dalam 1 menit ke depan. Kini menurut teori kuantum, Kucing dalam keadaan hidup dan mati sekaligus bersamaan, karena peran partikel yang ada pada alat pembunuh dalam kotak tersebut. Partikel di posisi X, kucing mati, partikel di posisi Y kucing tetap hidup. Ketika kotak dibuka, maka realita akan terkuak entah kucing itu mati atau hidup. Sebelum adanya observer/pengamat/orang yang membuka kotak tersebut, 2 posisi/state akan berjalan bersamaan dialami kucing tersebut. Mati dan hidup secara bersamaan. Demikianlah pembahasan tetang giggs boson yang berujung pada nasib kucing dalam kotak.J adi intinya: jalan masih panjang untuk mencari rahasia alam semesta, temuan eksistensi higgs justru langkah permulaan.
