Partikel elementer adalah blok bangunan terkecil yang diketahui dari jagat raya. Mereka dianggap tidak memiliki struktur internal, yang berarti bahwa para peneliti menganggapnya sebagai titik nol dimensi yang tidak memakan ruang. Elektron mungkin adalah partikel elementer yang paling akrab, tetapi Model Standar fisika, yang menggambarkan interaksi partikel dan hampir semua gaya, mengenali 10 partikel elementer total.
Elektron dan partikel terkait
Elektron adalah komponen atom yang bermuatan negatif. Sementara mereka dianggap sebagai partikel titik nol-dimensi, elektron dikelilingi oleh awan partikel virtual lainnya yang terus-menerus berkedip-kedip di dalam dan di luar keberadaan, yang pada dasarnya bertindak sebagai bagian dari elektron itu sendiri. Beberapa teori telah meramalkan bahwa elektron memiliki kutub yang sedikit positif dan kutub yang sedikit negatif, artinya awan partikel virtual ini karenanya harus sedikit asimetris.
Jika ini masalahnya, elektron mungkin berperilaku berbeda dari ganda antimateri mereka, positron, berpotensi menjelaskan banyak misteri tentang materi dan antimateri. Tetapi fisikawan telah berulang kali mengukur bentuk elektron dan menemukannya bulat sempurna sesuai pengetahuan mereka, membuat mereka tanpa jawaban untuk teka-teki antimateri.
Elektron memiliki dua sepupu yang lebih berat, yang disebut muon dan tau. Muon dapat diciptakan ketika sinar kosmik berenergi tinggi dari luar angkasa menghantam bagian atas atmosfer Bumi, menghasilkan hujan partikel eksotis. Taus bahkan lebih jarang dan lebih sulit untuk diproduksi, karena mereka lebih dari 3.400 kali lebih berat daripada elektron. Neutrino, elektron, muon, dan taus membentuk kategori partikel fundamental yang disebut lepton.
Quark dan quirkiness mereka
Quark, yang membentuk proton dan neutron, adalah jenis lain dari partikel fundamental. Bersama dengan lepton, quark membentuk hal-hal yang kita anggap materi.
Sekali waktu, para ilmuwan percaya bahwa atom adalah benda sekecil mungkin; kata itu berasal dari bahasa Yunani "atomos," yang berarti "tak terpisahkan." Sekitar pergantian abad ke-20, inti atom terbukti terdiri dari proton dan neutron. Kemudian, sepanjang tahun 1950-an dan 60-an, akselerator partikel terus mengungkapkan sekumpulan partikel subatomik yang eksotis, seperti pion dan kaon.
Pada tahun 1964, fisikawan Murray Gell-Mann dan George Zweig secara independen mengusulkan model yang dapat menjelaskan cara kerja bagian dalam proton, neutron, dan sisa kebun binatang partikel, menurut laporan sejarah dari SLAC National Accelerator Laboratory di California. Berada di dalam proton dan neutron adalah partikel kecil yang disebut quark, yang terdiri dari enam jenis atau rasa: naik, turun, aneh, pesona, bawah dan atas.
Proton dibuat dari dua quark atas dan quark bawah, sedangkan neutron terdiri dari dua downs dan up up. Quark atas dan bawah adalah varietas yang paling ringan. Karena partikel yang lebih besar cenderung membusuk menjadi lebih kecil, quark atas dan bawah juga yang paling umum di alam semesta; oleh karena itu, proton dan neutron membentuk sebagian besar materi yang kita ketahui.
Pada 1977, fisikawan telah mengisolasi lima dari enam quark di lab - atas, bawah, aneh, pesona, dan bawah - tetapi baru pada 1995 para peneliti di Fermilab National Accelerator Laboratory di Illinois menemukan quark terakhir, quark atas. Mencari itu sama kuatnya dengan perburuan Higgs boson di kemudian hari. Quark atas sangat sulit untuk diproduksi karena sekitar 100 triliun kali lebih berat dari pada quark, artinya diperlukan lebih banyak energi untuk membuat akselerator partikel.
Partikel dasar alam
Lalu ada empat kekuatan fundamental alam: elektromagnetisme, gravitasi, dan kekuatan nuklir kuat dan lemah. Masing-masing memiliki partikel fundamental yang terkait.
Foton adalah yang paling terkenal; mereka membawa gaya elektromagnetik. Gluon membawa kekuatan nuklir yang kuat dan tinggal dengan quark di dalam proton dan neutron. Gaya lemah, yang memediasi reaksi nuklir tertentu, dibawa oleh dua partikel fundamental, boson W dan Z. Neutrino, yang hanya merasakan gaya dan gravitasi yang lemah, berinteraksi dengan boson ini, dan oleh karena itu fisikawan dapat pertama-tama memberikan bukti keberadaannya menggunakan neutrino, menurut CERN.
Gravitasi adalah orang luar di sini. Itu tidak dimasukkan ke dalam Model Standar, meskipun fisikawan menduga bahwa itu bisa memiliki partikel fundamental terkait, yang akan disebut graviton. Jika graviton ada, dimungkinkan untuk membuatnya di Large Hadron Collider (LHC) di Jenewa, Swiss, tetapi mereka akan dengan cepat menghilang ke dimensi tambahan, meninggalkan zona kosong di mana mereka seharusnya berada, menurut CERN. Sejauh ini, LHC belum melihat bukti adanya graviton atau dimensi ekstra.
Higgs boson yang sulit ditangkap
Akhirnya, ada boson Higgs, raja partikel elementer, yang bertanggung jawab untuk memberikan semua partikel lainnya massa mereka. Hunting for the Higgs adalah upaya besar bagi para ilmuwan yang berusaha untuk melengkapi katalog Model Standar mereka. Ketika Higgs akhirnya ditemukan, pada 2012, fisikawan bersukacita, tetapi hasilnya juga membuat mereka berada di tempat yang sulit.
Higgs terlihat persis persis seperti yang diperkirakan akan terlihat, tetapi para ilmuwan berharap lebih. Model Standar diketahui tidak lengkap; misalnya, tidak memiliki deskripsi gravitasi, dan para peneliti berpikir menemukan Higgs akan membantu menunjukkan teori lain yang bisa menggantikan Model Standar. Namun sejauh ini, mereka muncul kosong dalam pencarian itu.
Tambahan sumber daya:
