Fisika Partikel

SILSILAH PARTIKEL

Ada lebih dari 30 partikel dan antipartikel berumur panjang yang sudah ditemukan melalui eksperimen. Suatu antarpartikel memiliki massa dan spin yang sama dengan partikel pasanganya, namun sifat elektromagnetnya seperti muatan momen magnetiknya, berlawanan antara partikel dengan antarpartikel. Selain itu rartusan resonansi partikel juga dapat diamati. Partikel-partikel tersebut dapat dikelompokan menjadi boson, lepton, meson dan barion. Gabungan meson dengan barion dikenal sebagai hadron. Klasifikasi tersebut utamanya muncul dari spin, massa, dan jenis interaksi partikel.

INTERAKSI-INTERAKSI PARTIKEL

Terdapat dua jenis gaya yang membuat partikel dapat berinteraksi yaitu interaksi kuat dan interaksi lemah. Gaya yang menahan nucleon-nukleon di dalam nucleus merupakan cntoh interaksi kuat. Salah satu contoh interaksi kuat adalah

π−¿+p→π 0+n¿

Kehadiran interaksi lemah diperlukan untuk menjelaskan bagaimana suatu neutrino berinteraksi dengan materi inti. Neutrino yang tidak bermassa dan tidak membawa muatan tidak dapat berinterasksi gravitasional dan elektroagnetik. Bahkan ketika bukan merupakan nucleon suatu neutrino tidak akan berpartisiasi dalam interaksi inti atau interaksi kuat. Salah satu contoh interaksi lemah adalah

n→p+e−¿+v ¿

HUKUM HUKUM KEKEKALAN

Seluruh reaksi dan peluruhan partikel mengikuti hokum-hukum kekekalan dan aturan-aturan seleksi sebagai berikut :

(a) Massa-energi(b) Momentum linear(c) Momentum anguler(d) Muatan

yang dapat berlaku terlepas dari apakah suatu proses berlangsung dengan interaksi kuat, lemah, atau elektromagnetik.

Dalam hokum kekakalan terakhir diatas, muatan tidak hanya dikekalkannamun juga dikuantisasikan satuan e, yaitu magnitude muatan electron. Kekekalan muatan terkuantisasi dapat dinyatakan dengan menyematkan bilangan kuantum muatan, 2 = muatan/e ke setiap partikel

KEKEKALAN LEPTON

Beberapa hokum kekeakalan atau aturan seleksi lainnya didapati berlaku terhadap bilangan-bilangan kuantum lainnya. Nmor lepton didefinisikan sebagai l=1 untuk partikel lepton, l=-1 untuk abtipartikel-antipartikel l =0 untuk seluruh partikel jenis lain. Nomor lepton untuk electron μdanτ . COntoh kekekalan nomor lepton adalah

μ−¿→e−¿+v e+vμ¿ ¿

le: 0=+1+(-1)+0

lμ: +1=0+0+1

le: 0=0+(+1)+(-1)

KEKEKALAN BARION

Pada keadaan yang serupa, nomor barion dapat didefinisikan sebesar+1 untuk partikel-partikel barion, -1 untuk antipartikel-antipartkel barion, dan 0 untuk seluruh partikel lainnya

KEKEKALAN ANGKA KEASINGAN

Secara eksperimen didapati bahwa meson-meson K – dan barion-barion A €, Ω dan ∑ (kelompok ini disebut hiperon) selalu menghasilkan pasangan interaksi kuat, yaitu sebuah fenomena yang disebut pembentukan terasosiasi. Bahkan waktu hidup partikel tersebut sangat jauh lebih besar dari 10 -23 s ini menunjukan bahwa partikel tidak meluruh oleh interaksi kuat.

KEKEKALAN SPIN ISOTOPIK DAN PARITAS

Meson dan barion berinteraksi satu sama lain melalui interaksi kuat. Oleh karena muatan tidak bergantung pada interaksi kuat, semua multiplet perlu berinteraksi dengan partikel lain melalui cara yang betul-betul sama. Namun, interaksi elektromagnetik akan menyebabkan perbedaan-perbedaan yang kecil. Ketidaktergantungan partikel muatan ini menuntun kita pada penemuan satu lagi bilangan kuantum lain disebut spin isotopic, l yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga 2l+1 menghasilkan sejumlah partikel di dalam multiplet tertentu. Dengan demikian, untuk pion-pion, l=1 dan untuk nucleon-nukleon, I = ½

TUMBUKAN ELASTIK

Tumbukan elastic adalah tumbukan dimana total energy kinetic partikel-partikel sebelum tumbukan tidak berubah. Dalam tumbukan elastic antara neutron dan atom bahan penyerap sebagian energy neutron diberikan ke inti atom yang ditumbuknya sehingga atom tersebut terpental sedangkan neutronya dibelokkan.

Tumbukan elastic terjadi bila atom yang ditumbuk neutron mempunyai massa yang sama atau hamper sama dengan masa neutron (misalnya) atom hydrogen, sehingga fraksi energy neutron yang terserap oleh atom tersebut cukup besar.

TUMBUKAN TIDAK ELASTIK

Proses tumbukan tak elastic sebenarnya sama saja dengan tumbukan elastic, tetai energy kinetic sebelum dan sesudah tumbukan berbeda. Ini terjadi bila massa atom yang ditumbuk neutron jauh lebih besar dari massa neutron. Setelah tumbukan atom tersebut tidak terpental, hanya bergetar sedangkan neutronnya terhamburkan.

Peristiwa ini, energy neutron yang dberikan ke atom yang ditumbuknya tidak terlalu besar sehingga setelah tumbukan, energy neutron tidak banyak berkurang. Oleh karena itu bahan yang mengandung atom-atom dengan nomor atom besar tidak efektif sebagai penahan radiasi neutron.