Kekuatan Teori part 1; Antimatter

Kali ini kita akan membahas sedikit dari bagaimana kekuatan dari teori fisika itu; pada bagian pertama ini kita akan bahas tentang antimatter, bagaimana dan kapan ditemukan simak di artikel berikut ini:

History

Awal abad ke-20 adalah saksi dari serangkaian peristiwa yang terjadi dalam ilmu pengetahuan, melihat dan menyaksikan serangkaian wawasan cemerlang tentang sifat materi dan energi. Yang pertama adalah penemuan Max Planck dimana energi (dalam bentuk radiasi elektromagnetik, mis. Cahaya) memiliki nilai-nilai tersendiri (diskrit), energi terkuak. Yang kedua adalah bahwa energi dan massa setara, seperti yang dijelaskan oleh teori relativitas khusus Einstein dan persamaan universalnya; E=mc2 , di mana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa; teorinya juga meramalkan bahwa benda-benda berperilaku berbeda ketika bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Yang ketiga adalah terpecahnya deskripsi tentang materi dari Niels Bohr dimana atom terdiri dari elektron ringan, dan terdapat bermuatan negatif yang mengorbit inti, inti bermuatan positif. Karakteristik utama dari model ini adalah elektron menempati serangkaian tingkat energi atau keadaan kuantum. Ketika sebuah elektron melompat dari keadaan kuantum yang lebih rendah ke yang lebih tinggi (eksitasi); atau sebaliknya (de-eksitasi), ia menyerap atau memancarkan kuanta radiasi elektromagnetik dari energi tertentu, sehingga menimbulkan spektrum karakteristik garis, terang atau gelap pada panjang gelombang tertentu.

Fisikawan Austria, Erwin Schrödinger meletakkan formulasi matematis yang lebih tepat dari perilaku ini berdasarkan teori gelombang dan teori probabilitas. Persamaan gelombang Schrödinger dapat memprediksi spektrum atom paling sederhana, hidrogen, yang terdiri dari satu elektron yang mengorbit proton positif. Namun, spektrumnya menampilkan garis tambahan yang tidak dijelaskan.

Konsep antimatter lahir

Pada tahun 1928, fisikawan dan ilmuwan Inggris Paul Dirac menyadari hal itu, bahwa karena elektron sangat ringan dan bergerak sangat cepat; relativitas khusus perlu dimasukkan ke dalam persamaan untuk menjelaskan struktur indah ini.

Dirac menghasilkan persamaan gelombang yang lebih rumit yang mengungkapkan karakter sebenarnya dari elektron.

antimatter

Pertama, ia memprediksi bahwa elektron memiliki spin, yang bisa menjadi spin kanan atau kiri. Yang kedua, karakteristik yang lebih aneh adalah elektron dapat memiliki berbagai energi yaitu negatif maupun positif. Ini menunjukkan bahwa konsep ini meramalkan keberadaan elektron bermuatan positif atau positron; ketika sebuah elektron bertemu dengan positron, mereka akan dimusnahkan menurut persamaan Einstein, menghasilkan dua sinar gamma dalam prosesnya. Konsep antimateri lahir.

cp mirror
cp mirror
cp mirror

Pentingnya Ideas Dirac

Saat ini, dapat diterima bahwa semua partikel subatomik dapat memiliki “cermin” atau pasangan antimateri dengan muatan berlawanan dan spin kanan atau kiri. Lebih jauh lagi, pemahaman kita tentang partikel dan gaya- bangunan kompleks fundamental alam semesta – dibangun di atas jenis simetri cermin ini, yang tercermin dalam kerangka matematika yang kuat dari mekanika kuantum. Konsep simetri sekarang digunakan di seluruh fisika untuk menjelaskan dan mengklasifikasikan fenomena.

Gagasan penting lain yang muncul dari persamaan Dirac adalah bahwa ruang hampa bukanlah ruang kosong tetapi lautan partikel virtual. Pada skala kuantum, ruang adalah busa yang menggeliat, panik, selalu berubah, dengan partikel-partikel bermunculan dan menghilang dalam sekejap mata. Menurut probabilitas kuantum, partikel dapat keluar-masuk, memungkinkan pasangan partikel-antipartikel dihasilkan dari ruang hampa menurut persamaan Einstein. Meskipun dalam fisika klasik kita diajarkan bahwa energi adalah konservatif, yang artinya dapat berubah dalam bentuk atau ditransfer dari satu sistem ke sistem lainnya (secara keseluruhan jumlahnya sama/kosntan), salah satu prinsip mekanika kuantum mengatakan bahwa energi tidak harus konservatif jika perubahan terjadi untuk waktu yang cukup singkat.

Jadi, bahkan jika ruang memiliki energi nol, akan baik-baik saja jika sedikit energi muncul dalam sepersekian detik dan kemudian menghilang dan itulah yang terjadi di ruang kosong.

Dan karena energi dan materi adalah sama (E= mc2), materi juga dapat muncul dan menghilang. Fenomena ini adalah alasan oleh para ilmuwan menyebut partikel fana ini “busa kuantum”. Ini mirip dengan bagaimana gelembung dalam bentuk busa dan kemudian meletus. Nama lain untuk fenomena ini adalah “partikel virtual,” yang berarti partikel itu ada hanya karena aturan dunia kuantum mengizinkannya; dan hanya untuk waktu yang singkat.

The Discovery Of Antimatter

Keberadaan positron dikonfirmasi ketika mereka ditemukan dalam sinar kosmik menggunakan chamber awan (cloud chamber), pada tahun 1932 oleh Carl Anderson di California Institute of Technology.

cloud chamber

Kemudian pada tahun 1955, sebuah tim yang dipimpin oleh Owen Chamberlain dan Emilio Segrè di University of California di Berkeley menemukan antiproton menggunakan akselerator jenis baru yang disebut Bevatron.

Mereka mampu mengidentifikasi partikel dari momentum dan muatan negatifnya, dan menunjukkan bahwa partikel itu musnah dengan cara yang khas ketika menabrak proton atau neutron dalam materi biasa.

sumber pustaka

Anderson, C.D, ANTIMATTER A review of its role in the universe and its applications

semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan kita semua. sampai jumpa di artikel-artikel berikutnya

loading...

You May Also Like

About the Author: Muchlis

Mahasiswa Fisika UNM Makassar.

Leave a Reply