Upload
sulham-ahmad
View
29
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
MAKALAH SEJARAH FISIKA
PARTIKEL DASAR ALAM SEMESTA
DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 13
AYU NUR AZISA DJABIR (1312441017)
SULHAM (1412441002)
PENDIDIKAN FISIKA ICP B 2014
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan
Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan
penyusunan Makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana.
Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk
maupun pedoman bagi pembaca.
Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk
maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang
kami miliki masih kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca
untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk
kesempurnaan makalah ini.
Makassar, Desember 2016
Kelompok 13
BAB IPENDAHULUAN
A. Latar BelakangSebelum menggali penemuan abad kedua puluh tentang unsur
pokok alam semesta yang utama, kita harus membahas bidang matematika
yang pertama kali menjadi menonjol dalam fisika dalam konteks fisika
nuklir dan yang penting tumbuh seiring berjalannya waktu: medan yang
dieksploitasi adalah konsekuensi dari simetri di alam. (Sebagai simetri dari
sistem menyiratkan bahwa sistem tetap berubah dalam transformasi-rotasi
tertentu simetri berarti invarian di bawah rotasi-nama lain untuk properti
ini adalah invarian.) Kita telah menyinggung hal itu ketika kita membahas
teorema Noether, lanjutan dari hukum kekekalan energi dan momentum
dalam mekanika klasik dan teori medan merupakan konsekuensi dari
invarian di bawah pergeseran waktu dan di bawah translasi spasial,
masing-masing, dan konservasi momentum sudut merupakan konsekuensi
dari invarian di bawah rotasi.
Dengan munculnya mekanika kuantum, koneksi tersebut antara
simetri dan hukum konservasi diperoleh jauh lebih menonjol. Kekuatan
klasik, fisika deterministik adalah untuk memprediksi perilaku rinci
sistem, seperti matahari dan planet-planet. Ketika kesempatan mengambil
alih, prediksi bukan lagi tujuan utama fisika; sebaliknya, fisikawan
mencari struktur permanen di alam: Mengapa atom ? Mengapa inti ?
Mengapa garis spektrum dari radiasi yang dipancarkan oleh atom dan inti
pada saat-frekuensi karakteristik? Mengapa bahan padat membentuk
kristal? Untuk menjelaskan fitur yang paling menonjol dari struktur ini,
ditemukan dalam banyak kasus menjadi tidak perlu untuk memecahkan
persamaan dinamik, seperti persamaan Schrödinger: mereka konsekuensi
sederhana dari simetri yang mendasari. Dalam bahasa Aristoteles, paruh
kedua abad kedua puluh telah diganti penyebab efisien dengan penyebab
formal sebagai paradigma penjelas yang dominan dalam fisika.
B. Rumusan MasalahRumusan masalah dari makalah ini yaitu bagaimana sejarah penemuan partikel dasar penyusun alam semesta ?
C. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan makalaah ini adalah untuk mengetahui sejarah penemuan partikel dasar penyusun alam semesta.
D. ManfaatManfaat dari penulisan makalah ini adalah pembaca dapat menambah
wawasan mengenai sejarah penemuan partikel dasar penyusun alam semesta.
BAB IIPEMBAHASAN
Pada abad pertengahan partikel dasar yang telah ditemukan adalah
elektron (dan anti-partikel, positron), proton, neutron, neutrino, pion (dalam tiga
bentuk, positif, negatif , dan netral), dan muon (negatif, dan anti-partikel positif).
Atas dasar persamaan Dirac, yang diasumsikan berlaku,kira -kira sedikit, dari
proton serta elektron, semua orang mengharapkan adanya suatu analog antiproton
dengan antielektron, meskipun itu tidak dapat ditemukan di alam. Yang pertama
dari akselerator berenergi tinggi yang baru, Bevatron di Berkeley, California,
dibangun khusus untuk mempercepat proton untuk sebuah energi di mana mereka
bisa, ketika bertabrakan dengan proton lain saat istirahat, menghasilkan sepasang
proton-antiproton, dan proses ini memang diamati pada tahun 1955 oleh orang
Italia Amerika Emilio Segre (1905-1989) dan orang Amerika Owen Chamberlain
(1920-2006). Jika hal ini tidak mengejutkan siapa pun, pentingnya terletak pada
kenyataan bahwa, memiliki antiproton yang belum ditemukan, implikasi akan
menghancurkan. Paruh kedua abad kedua puluh akan dilihat ledakan dari
penemuan partikel baru, didorong oleh dan pada gilirannya mendorong
pembangunan akselerator yang lebih besar.
Sekitar waktu yang sama dengan penemuan antiproton, bukti akumulasi
dari pancuran kosmik-ray dan segera dari sinar akselerator, terdeteksi dengan cara
ruang awan dan emulsi fotografi di sana ada sejumlah "aneh" partikel dari
berbagai massa, elektrik positif, netral, dan negatif. Semua tidak stabil, mereka
dianggap sebagai aneh karena mereka setengah-hidup jauh lebih lama dari yang
diduga atas dasar produksi berlebihan mereka. Dengan kata lain, jika partikel yang
dihasilkan oleh jenis yang sama dari interaksi dengan yang lain yang juga
akhirnya membuat peluruhan menjadi anak partikel, peluruhan menjadi proses
yang sama seperti menjalankan produksi mundur, waktu paruh hidup cukup lama
untuk itu meninggalkan dengan terlihat mudag trek panjang di sebuah emulsi,
karena ini memang, harus menyiratkan bahwa itu tidak dapat dengan mudah
diproduksi, sedangkan benda-benda ini tampaknya dibuat dalam jumlah relatif
besar, mengingat energi yang cukup.
Penjelasan yang diusulkan adalah bahwa harus ada hukum konservasi baru
di usaha dalam interaksi yang kuat, yang memungkinkan mudah bersatu, atau
"terkait," produksi dua partikel dengan kompensasi bilangan kuantum tetapi
mencegah kekurangan mereka. Bahwa mereka tetap kekurangan, meskipun
perlahan-lahan, kemudian akan mungkin menjadi hasil dari interaksi yang lebih
lemah -seperti yang bertanggung jawab untuk peluruhan beta-yang melanggar
hukum konservasi.
Partikel yang ditemukan berada di dua kelas: pertama yang hyperons
(fermion lebih berat dari proton dan neutron) disebut Lambda (netral), Sigma
(positif, negatif, dan netral), dan Xi (negatif dan netral); kedua, K-meson atau
kaons (positif, negatif, dan dua yang netral yang berbeda) -bosons lebih ringan
dari proton tapi lebih berat dari pion. Untuk perhitungan diamati produksi dan
kekurangan keteraturan, fisikawan Amerika Murray Gell-Mann (b. 1929) dan
Jepang Kazuhiko Nishijima (b. 1926) menyusun skema "bilangan kuantum
keanehan," yang pada saat yang sama tersirat keberadaan dari dua jenis kaons
netral dengan paruh yang berbeda, prediksi yang segera dikonfirmasi oleh
eksperimen di akselerator Cosmotron di Brookhaven National Laboratory.
Tidak semua partikel yang ditemukan dalam perjalanan dari dua puluh
lima tahun ke depan, bagaimanapun, hidup cukup lama untuk meninggalkan trek
terlihat dalam emulsi. Bukti untuk sebagian besar dari mereka adalah "resonansi"
terlihat di plot bagian hamburan lintas. Itu adalah salah satu hasil dari mekanika
kuantum bahwa jika dua partikel bisa membentuk sistem senyawa yang tetap
bersama-sama untuk beberapa jangka waktu, plot probabilitas hamburan mereka
ketika salah satu ditembak terhadap yang lain-mereka tabrakan penampang-akan
menunjukkan resonansi benjolan yang berbeda, yang lebarnya berbanding terbalik
dengan paruh sistem senyawa tidak stabil: lama waktu yang dibutuhkan untuk
sistem yang tidak stabil membusuk, lebih tajam lonjakan plot hamburan. Oleh
karena itu pencarian partikel yang tidak stabil baru terkonsentrasi terutama pada
menemukan resonansi terlihat di grafik penampang sebagai fungsi dari energi,
ambigu meskipun identifikasi mereka sering adalah-terutama ketika benjolan di
plot sangat luas. Dan memang, dalam beberapa kasus, mengumumkan penemuan
partikel terdeteksi dengan cara ini ternyata palsu dan harus ditarik.
Apa skema berada di bawah ini hyperons baru ditemukan, dan apa yang
adalah hukum konservasi baru yang menjelaskan kehidupan lama mereka? Seperti
yang telah kita lihat sebelumnya, prinsip konservasi selalu hasil dari simetri dalam
persamaan yang mendasari, dan multiplicities kuantum sama-energi negara-ada
total delapan fermion berat disebut baryon, terdiri dari proton, neutron, dan enam
hyperons-bisa dihitung secara aljabar dengan cara teori grup. Kelompok simetri
yang melakukan trik, ditemukan oleh Gell-Mann dan independen oleh fisikawan
Israel Yuval Ne'eman (1925-2006), disebut SU (3), dan itu memang delapan
dimensi "representasi" (Gell-Mann menyebutnya "cara delapan kali lipat") yang
tepat ditampung delapan baryon. Selain itu, kelompok simetri yang sama juga
dicatat untuk meson, yaitu, tiga pion dan empat kaons, ditambah meson kemudian
ditemukan untuk dipanggil eta. Jika persamaan bidang yang mendasari persis
invarian bawah SU (3) simetri, delapan baryon harus memiliki massa yang sama,
dan harus jadi delapan meson, bertentangan dengan fakta-fakta eksperimental.
Jadi Gell-Mann dan Amerika fisikawan kelahiran Jepang Susumu Okubo (b.
1930) menemukan cara di mana bahwa simetri yang tepat itu sedikit rusak, dan
mereka menghitung perubahan massa yang dihasilkan, mendapatkan kesepakatan
yang wajar dengan data. Tapi itu tidak semua.
Sementara itu, sembilan partikel telah ditemukan yang tampaknya keadaan
tereksitasi dari baryon: satu keadaan tereksitasi dari masing-masing tiga sigmas
dan dua X adalah, dan empat dari dua nukleon, yang disebut delta, netral, negatif,
positif, dan ganda positif. Sembilan negara cocok dengan sempurna ke
representasi sepuluh dimensi SU (3), dengan semua biaya persis
dipertanggungjawabkan. Namun, tempat kesepuluh dari skema itu eksperimental
kosong, disediakan untuk partikel bermuatan negatif yang tidak diketahui disebut
omega-minus, dengan semua nomor kuantum dan massanya (berdasarkan rumus
massa GellMann-Okubo sebelumnya dipekerjakan) ditentukan oleh skema yang
diusulkan oleh Gell-Mann dan Ne'eman. Dua tahun setelah prediksi sebesar
GellMann, ditemukan pada tahun 1964 dalam sebuah foto gelembung-ruang di
Brookhaven National Laboratory.
Jika penemuan ini diilustrasikan hukum simetri di alam dan efeknya pada
klasifikasi partikel elementer yang baru ditemukan, pada waktu yang sama
penemuan spektakuler melanggar salah satu prinsip simetri yang tampaknya suci
alam: invarian di bawah refleksi cermin. Semua persamaan yang dikenal
mengungkapkan hukum-hukum fisika tetap tidak berubah ketika sistem tertentu
digantikan oleh bayangannya: invariance ini dipimpin dalam mekanika kuantum
untuk konservasi paritas, paritas menjadi nomor kuantum positif atau negatif
ditugaskan untuk keadaan tertentu. Dua dari meson aneh ditemukan pada tahun
1950, disebut theta dan tau, disajikan sebuah teka-teki: meski harus persis ke
dalam eksperimen kesalahan-sama massa dan setengah-hidup, paritas intrinsik
mereka tampak berbeda: theta membusuk menjadi dua pion dan tau menjadi tiga.
Karena paritas intrinsik Pion itu negatif dan paritas diasumsikan dilestarikan, ini
berarti bahwa theta memiliki paritas positif, tau negatif, dan mereka-massa yang
sama dan tahan meskipun-dua tidak bisa menjadi partikel yang sama.
Simpul Gordian dari teka-teki tau-theta itu cerdik dipotong pada tahun
1956 oleh dua fisikawan Amerika kelahiran China Chen Ning Yang (b. 1922) dan
Tsung-Dao Lee (b. 1926), yang mengusulkan bahwa tau dan theta yang sama
partikel tapi itu pembusukan mereka melanggar hukum kekekalan paritas. Untuk
memperkuat argumen mereka bahwa dalam peluruhan lemah ini, yang mereka
diasumsikan disebabkan oleh interaksi yang sama seperti peluruhan beta (ini
adalah inti dari masalah), paritas tidak dilestarikan, mereka mengusulkan bahwa
konservasi paritas harus diperiksa secara eksperimental di contoh lain dari
peluruhan beta, dan mereka menunjukkan beberapa tes seperti itu mungkin.
Karena konservasi paritas selalu diambil untuk diberikan, studi tertentu seperti
radioaktivitas belum pernah dilakukan sebelumnya. Namun, kemudian kembali
pemeriksaan data eksperimen yang lebih tua mengungkapkan indikasi
pelanggaran, yang telah diabaikan sebagai jelas keliru. Ketika kelahiran China
fisikawan Amerika Chien-Shiung Wu (1912-1997) dengan cepat melakukan
percobaan yang sesuai pada karbon-12 (isotop karbon berat atom 12), dia
menegaskan apa yang Lee dan Yang telah menyarankan: interaksi beta-
pembusukan, pada kenyataannya, sangat melanggar hukum konservasi paritas.
(Reaksi pertama Pauli untuk usulan Lee dan Yang telah, "Aku tidak percaya Allah
adalah lemah kiri-hander." Dia segera makan burung gagak.) pelanggaran alam
dari simetri cermin, yang telah berpikir suci, membuka kotak Pandora. Bahkan,
teori yang lemah-interaksi yang muncul melanggar tidak hanya P, yang, paritas,
tetapi juga C (transformasi simetri disebut biaya konjugasi, yang ternyata partikel
ke antipartikel mereka) sedemikian rupa sehingga mereka kombinasi CP tinggal
terhormat. Ada tetap transformasi mendasar ketiga yang disebut T (waktu
reversal). invarian alam bawah T yakin bahwa rekaman video dari proses berjalan
mendasar mundur menunjukkan proses yang sama mungkin, dan itu adalah salah
satu hasil bangga teori medan kuantum relativistik bahwa kombinasi CPT harus
tetap invarian, bahkan jika teori tertentu diperbolehkan pelanggaran C, P, atau T.
studi teoritis telah menunjukkan bahwa peluruhan lemah dari dua kaons netral
adalah cara eksperimental yang paling menjanjikan pengujian apakah CP itu
sebenarnya dilestarikan, dan pada tahun 1964 tim Amerika dipimpin oleh James
Watson Cronin (b. 1931) dan Val Logsdon Fitch (b. 1923) menemukan
pelanggaran setelah analisis rinci dari data mereka. Agaknya ini tersirat bahwa T
simetri juga harus pergi, dan memang data yang mereka kemudian ditemukan
menyiratkan-tanpa asumsi CPT invarian-waktu-pembalikan simetri dilanggar
juga.
Penemuan paritas non-konservasi yang kuat dalam peluruhan beta
memiliki dampak menghancurkan pada teori neutrino dan interaksi dengan
neutron dan elektron, sumber beta-radioaktivitas. Cara termudah untuk
menjelaskan pelanggaran paritas yang diamati adalah untuk kembali ke deskripsi
matematika yang lebih tua dari neutrino dengan akar akan kembali ke matematika
Amerika kelahiran Jerman Hermann Weyl (1885-1955): neutrino adalah intrinsik
"kidal" partikel; berputar rotasi bersama-sama dengan arah gerak memberikan
sekrup-akal, disebut helicity, dari kidal sekrup-properti secara permanen bisa
mempertahankan hanya jika massanya adalah persis nol. Gambar cermin dari
sekrup kidal adalah tangan kanan; kurangnya simetri cermin sebabnya teori Weyl
sebelumnya telah dibuang. konfirmasi eksperimental helicity neutrino itu tidak
kunjung datang. Sebuah eksperimen cerdik oleh tim Amerika dari Maurice
Goldhaber (kelahiran Austria pada tahun 1911), Lee Grodzins (b. 1926), dan
Andrew William Sunyar (b. 1920) menegaskan hal itu pada tahun 1958. Namun,
osilasi neutrino, yang memecahkan neutrino surya puzzle, yang mungkin hanya
jika massa neutrino tidak persis nol, sehingga helicity tidak bisa negara permanen
neutrino ini.
Dalam waktu dua tahun, Feynman dan Gell-Mann dirumuskan cara di
mana neutrino berubah ini berinteraksi, berdasarkan jenis universal kekuatan saat-
dimediasi kemudian dieksploitasi lebih lengkap oleh Gell-Mann. Teori yang
dihasilkan dari beta radioaktivitas disebut hukum V-A. Itu juga secara independen
dikemukakan oleh fisikawan Amerika E. C. G. (George) Sudarshan (lahir di India
pada tahun 1931) dan Robert E. Marshak (1916-1992).
Akhirnya, pendekatan ini telah diterjemahkan ke dalam penggantian teori
beta Fermi-teori hamburan oleh teori medan yang lebih konvensional, di mana
boson baru, yang kemudian diberi nama W, bertindak sebagai perantara. Ada satu
halangan: asumsi sifat universal menyebabkan prediksi kekurangan muon ke
sebuah elektron, dengan emisi sinar gamma, pada tingkat yang cukup untuk telah
bisa diamati; tapi kekurangan yang belum pernah dilihat. Hal ini dapat dijelaskan
hanya jika neutrino yang terlibat dalam interaksi muon lemah adalah berbeda dari
yang berpartisipasi dalam interaksi elektron lemah. Pada tahun 1962 hipotesis dua
neutrino memang eksperimental dikonfirmasi di Brookhaven National Lab dan
tidak lama kemudian di laboratorium CERN di Swiss. Pencarian untuk W dan
partikel terkait disebut Z, bagaimanapun, terbukti frustasi sampai mereka akhirnya
ditemukan pada tahun 1983 di CERN oleh fisikawan Italia Carlo Rubbia (b. 1934)
dan fisikawan Belanda Simon van der Meer (b. 1925).
Ide dari W boson memungkinkan penggunaan teori medan analog dengan
elektromagnetisme untuk menggambarkan cara lepton-elektron, muon, dan
neutrino-berinteraksi dengan satu sama lain, dengan W memainkan bagian dari
foton. Beberapa sepuluh tahun sebelumnya CN Yang, bersama-sama dengan
fisikawan Amerika Robert Laurence Mills (b. 1927), telah menunjukkan bahwa
bentuk kekuatan beta-kekurangan dapat dijelaskan oleh simetri umum analog
dengan sebuah konsep dalam elektromagnetisme, lama akrab bagi fisikawan ,
disebut pengukur invarian. teori medan mewujudkan simetri ini selanjutnya akan
disebut teori Yang-Mills, dan ide terbukti sangat merangsang bahwa semua teori
medan kemudian menciptakan akan mengikutinya.
Dalam contoh khusus dari interaksi lemah dimediasi oleh W boson,
kesamaannya dengan elektromagnetisme telah menyebabkan Julian Schwinger
awal pemikiran bahwa tindakan lemah dan elektromagnetik mungkin aspek yang
berbeda dari fenomena yang sama. Sedangkan awalnya menyesatkan pengamatan
eksperimental pada W muncul tidak menguntungkan, Schwinger ini mahasiswa
Sheldon Glashow (b. 1932), membawa ide membuahkan hasil, kecuali satu
kelemahan yang tersisa: pengukur-invarian teori, penting untuk membebaskan
dari infinities seperti QED, akan berarti bahwa W dan Z yang massies seperti
foton. Kendala ini, bagaimanapun , akhirnya diatasi menggunakan ide-ide
sebagian diimpor dari teori BCS superkonduktivitas oleh Philip Anderson dan
Jepang Amerika kelahiran fisikawan Yoichiro Nambu ( b .1921) , serta orang-
orang dari fisikawan Inggris Jeffrey Goldstone ( b .1933) dan Peter Higgs ( b .
1929) , berdasarkan konsep yang disebut dinamik simetri dan melanggar simetri
spontan. Gagasan dasar di sini adalah bahwa meskipun persamaan dari teori
mungkin invarian transformasi tertentu , beberapa solusi mereka tidak mungkin .
Sebuah contoh klasik : persamaan Newton gerak planet-planet mengelilingi
matahari adalah rotationally simetris , tetapi orbit elips planet-planet tidak. Pada
saat yang sama , simetri melanggar spontan akan menghasilkan partikel baru , luas
disebut sebagai partikel Higgs. Dalam arti, teori memegang partikel Higgs yang
bertanggung jawab untuk massa dari theWand Z. Prinsip melanggar simetri
spontan akan berubah menjadi ide yang sangat berpengaruh ; meresapi segala
sebagai eksploitasi simetri telah menjadi , dengan asumsi pelanggaran spontan
mereka juga akan berubah menjadi sangat berguna di beberapa titik-titik penting .
Secara independen dari Glashow, Amerika fisikawan Steven Weinberg
(b. 1933) dan Pakistan Abdus Salam (1926-1996) dieksploitasi mekanisme Higgs
untuk tujuan yang sama, menyatukan interaksi lemah dan elektromagnetik. Semua
ide-ide ini , bagaimanapun, secara luas diabaikan - terutama karena mereka
tersirat adanya arus netral lemah , yang belum pernah terlihat di dalam
laboratorium - sampai teori Belanda Gerardus ' t Hooft ( b . 1946) membuktikan
bahwa teori-teori yang renormalizable seperti QED , yaitu , prediksi mereka tidak
dilanda infinities. Maka lahirlah teori elektrolemah. Apa yang lebih, arus netral
hilang akhirnya ditemukan, beberapa bukti bagi mereka bahkan bersembunyi di
data lama disalahartikan.
Sementara itu, interaksi yang kuat di antara partikel - mereka yang
bertanggung jawab untuk stabilitas inti atom , absen peluruhan beta mereka
disebabkan oleh lemahnya interaksi - tetap untuk dipahami . Meskipun dinamika
yang terlibat masih tidak jelas , eksploitasi sukses Gell - Mann dari SU ( 3 ) untuk
mengklasifikasikan partikel aneh memimpin ke arah yang benar. Pada tahun 1964
ia mengusulkan untuk mengeksploitasi representasi fundamental SU (3), yang
tiga-dimensional- SU (3) adalah transformasi dalam tiga dimensi, meskipun tidak
secara fisik ruang-dan mendalilkan bahwa semua partikel yang sebelumnya
dianggap sebagai dasar bisa terdiri dari tiga fermion dasar ia disebut quark (dari
garis "tiga quark forMusterMark" di James Joyce Finnegans Wake). Setiap quark
akan memiliki muatan listrik sama dengan sebagian kecil dari elektron: dua dari
mereka positif dengan 2/3 dari biaya elektronik, dan salah satunya negatif, 1/3
kekuatannya. Sebuah skema yang sama diusulkan secara independen oleh
fisikawan Amerika kelahiran Rusia George Zweig (b.1937), yang bernama
partikel "ace"; Namun, "quark" terjebak.
Karena tidak ada partikel tersebut dengan biaya elektronik pecahan yang
pernah dilihat , Gell - Mann awalnya dianggap fotonya , yang menurut masing-
masing baryon terdiri dari tiga quark dan masing-masing meson ( yang pion ,
kaons , dan beberapa yang baru ditemukan , semua dengan terpisahkan kuantum
spin nomor ) dari quark dan antiquark , tidak lebih dari skema matematis tanpa
realitas. Nyata atau tidak, itu juga membantu menjelaskan mengapa hanya delapan
dimensi dan representasi sepuluh dimensi SU (3) direalisasikan di alam.
Eksperimentalis telah sia-sia mencari bukti partikel milik representasi lain dari
kelompok yang sama . Namun , sebagai bukti independen dari hamburan
percobaan , dianalisis dengan Feynman dan lain-lain , mulai menunjukkan bahwa
nukleon dapat terdiri dari pointlike partons - analog ke jalan Geiger – Marsden
penelitian menunjukkan Rutherford bahwa atom memiliki inti-gagasan quark
diperoleh kenyataan, meskipun pencarian mereka di luar batas-batas baryon atau
meson telah sia-sia untuk hari ini.
Sebagai blok bangunan fundamental , quark membawa pesanan jelas ke
membingungkan , kebun binatang tampaknya kacau partikel dasar baru yang
sedang ditemukan di akselerator besar dalam bentuk resonansi , seperti penemuan
konstituen atom telah menjelaskan tabel periodik dari elemen. Mengapa quark
akan pernah ditemukan terisolasi kemudian berpendapat, meskipun tidak terbukti,
merupakan hasil dari fitur yang disebut kebebasan asimtotik, dijelaskan oleh tiga
fisikawan Amerika, David Gross (b.1941), David Politzer (b.1949), dan Frank
AnthonyWilczek (b. 1951). Gaya tarik antara quark diasumsikan untuk
mengurangi pada jarak kecil tapi tetap konstan pada besar jarak - begitu argumen
intuitif berjalan - akibat yang setiap upaya untuk memisahkan mereka
membutuhkan energi yang cukup untuk menghasilkan pasangan - dengan
demikian quark - antiquark , mesons- bukannya mencapai tujuan pemisahan .
Sebuah teka-teki tentang statistik yang tepat untuk quark namun tetap .
Mereka perlu memiliki setengah terpisahkan spin yang sama seperti elektron dan
proton , dan karenanya harus fermion mematuhi prinsip Pauli , tapi itu tampaknya
tidak cocok dengan data . teka-teki itu terpecahkan oleh Nambu bersama-sama
dengan Korea - Amerika kelahiran Moo -Young Han , yang menyarankan adanya
suatu bilangan kuantum tambahan : setiap quark datang dalam tiga " warna " yang
berbeda ( tidak ada hubungannya dengan warna sebenarnya ; ( b 1934 . ) nama
adalah sepenuhnya metaforis , meskipun konsep ini tepat ) . Sama seperti jumlah
kuantum spin diperbolehkan setiap negara bagian dalam sebuah atom untuk
ditempati oleh dua elektron, satu dengan spin up dan lain dengan berputar ke
bawah, bukan oleh satu-satunya, sehingga mengarah ke sistematika tabel periodik
yang disepakati baik dengan data kimia, sehingga jumlah warna kuantum
memungkinkan quark warna yang berbeda untuk menduduki negara yang sama,
yang membawa perjanjian dengan data partikel eksperimen.
Juga menunggu untuk menjelaskan yang paralel menarik antara hadrons
(partikel berinteraksi kuat) dan lepton. Untuk satu hal, tampaknya ada hubungan
antara tiga jenis meluruh, meluruh dari hadrons dengan dan tanpa perubahan
keanehan, dan meluruh melibatkan lepton; masalah ini diklarifikasi untuk efek
yang besar dengan teori Italia Nicola Cabibbo (b. 1935). Untuk yang lain , ada
paralelisme yang mencolok antara cara yang hadrons dan lepton diklasifikasikan
(a paralelisme yang sebenarnya dibutuhkan oleh teori dalam rangka untuk itu
untuk menjadi renormalizable , yaitu bebas dari infinities ) , jika bukan untuk satu
quark yang hilang : ada empat lepton ( elektron , muon , dan neutrino terpisah )
tetapi hanya tiga quark . Untuk mengisi lubang ini , Glashow dan Amerika James
D. Bjorken (b. 1934) mengusulkan adanya suatu quark tambahan yang berbeda
dari yang lain dengan menjadi "terpesona." Peningkatan lebih jauh komplikasi
fisika partikel, pada tahun 1975 fisikawan Amerika Martin Perl (b. 1927)
menemukan sebuah lepton tambahan, bernama tau, yang massanya lebih dari dua
kali lipat dari proton. Sejak tau , seperti elektron dan muon , juga ditemukan
memiliki neutrino sendiri , ini mengangkat total jumlah lepton ke enam . Jumlah
quark yang berbeda sehingga akhirnya juga harus tumbuh enam , mereka " rasa "
yang bernama Atas, Bawah , Aneh , Charmed , Top , dan Bawah . ( Dua yang
terakhir kadang-kadang juga disebut Kebenaran dan Kecantikan ; lama pergi hari-
hari ketika istilah ilmiah baru diciptakan pada kolot Latin . ) Οnly dua yang
pertama adalah stabil ; empat lainnya jauh lebih berat dan memiliki daya tahan
yang terbatas .
Verifikasi eksperimental keberadaan quark tambahan ternyata sulit dan
penuh kebingungan . Top quark tidak ditemukan sampai 1995 , di Fermilab , dan
massanya ternyata menjadi sekitar 180 kali dari proton ( hampir seberat atom
tungsten ) The meson Charmed pertama , yang disebut D , ditemukan pada tahun
1976 oleh kelahiran Jerman fisikawan Amerika Gerson Goldhaber ( b.1924 ) . Itu
datang sebagai doublet (maka D ) : satu netral , yang terdiri dari quark Charmed
dan anti - Up quark , dan lainnya positif ,
terdiri dari quark Charmed dan quark anti - Down. Sementara itu, bukti pertama
untuk " charmonium " -a komposit dari quark Charmed dan Charmed antiquark -
ditemukan pada tahun 1974 bersamaan dengan Amerika Samuel CC Ting ( b .
1936) di Brookhaven National Lab dan Burton Richter ( b . 1931) di yang SLAC
akselerator laboratorium di Stanford University. Sebagai Ting menamai partikel ia
menemukan J dan Richter telah dijuluki salah satu ia menemukan Psi, itu
kemudian dikenal sebagai J / Psi. Sekarang produksi partikel Charmed oleh
akselerator telah menjadi rutinitas, dan skema quark tampaknya lengkap,
meskipun rasa tambahan yang tidak dapat sepenuhnya dikesampingkan.
Membingungkan sebagai jalan untuk pemahaman tentang mélange besar
partikel elementer adalah , sistematika dan klasifikasi diperkenalkan oleh gagasan
quark konstituen dalam tiga warna dan enam rasa telah menjelaskan gambar
sebanyak atom Bohr - Rutherford diklarifikasi kimia oleh furnishing dasar tabel
periodik. Keberadaan quark sebagai unsur dasar dari semua hadrons, tentu saja,
diperlukan sebuah teori medan kuantum untuk menjelaskan kekuatan yang kuat
menahan mereka bersama-sama, dan teori ini kemudian disebut chromodinamika
kuantum atau QCD, nama yang menggema QED, setelah itu dimodelkan.
Sebuah teori pengukur à la Yang - Mills , yang dibangun pada simetri
yang mendasari SU ( 3 ) , menggunakan tiga warna (maka kromo prefix ) dari
partikel di tempat yang muatan listrik yang digunakan oleh elektrodinamika , dan
kuanta kekuatannya -Field , analog foton , yang disebut gluon . Ada beberapa
perbedaan mendasar antara QED dan QCD , namun. Delapan gluon , yang milik
representasi delapan dimensi SU ( 3 ) , seperti aslinya cara delapan kali lipat Gell
- Mann terkemuka untuk quark , dirinya membawa warna dan karenanya langsung
berinteraksi dengan satu sama lain dan mampu mengubah warna quark . Berbeda
dengan foton , mereka begitu kuat menarik satu sama lain pada energi rendah
sehingga mereka dapat membentuk " glueballs . ( . Tidak ada glueball
eksperimental telah ditemukan belum , namun) Pada energi tinggi , di sisi lain ,
kekuatan interaksi yang dimediasi oleh gluon berkurang : ini adalah kebebasan
asimtotik , dianggap bertanggung jawab untuk fakta bahwa baik quark atau gluon
bisa pernah dilihat berkeliaran dengan bebas.
Sementara QCD telah berhasil memprediksi (kebanyakan posting hoc ,
untuk memastikan ) struktur umum dari hadrons diamati dan banyak aspek
kualitatif produksi mereka dan hamburan probabilitas , bahkan kurang
menghasilkan massa Hadron setelah massa quark yang diberikan, teori ini tidak
bisa menyaingi QED dalam ketepatan prediksi dihitung atas hasil yang dapat
diamati. Alasan utama untuk gagal ini adalah bahwa , berbeda dengan QED , tidak
mengandung parameter numerik nilai - seperti struktur-halus kecil konstan untuk
memfasilitasi terpercaya perhitungan perkiraan . Namun demikian , kombinasi
dua teori medan kuantum , QCD dan teori elektrolemah ( menggabungkan
QED ) , yang sekarang disebut model standar partikel elementer . Model ini masih
mengandung banyak parameter disesuaikan , seperti massa quark dan kekuatan
sangat berbeda dari tiga teori berkontribusi .
Ide umum sekarang adalah bahwa pada energi yang sangat tinggi ( atau
pada jarak yang sangat kecil ) tiga interaksi menjadi sama kuat , dan muncul
Grand Bersatu Theory ( GUT , seperti yang disebut ) yang dihasilkan oleh simetri
yang menempatkan quark dan lepton pada pijakan yang sama , memaksa massa
quark menghilang . massa ini akan dibangkitkan oleh mekanisme Higgs , yang
akan memanifestasikan dirinya dalam penampilan partikel Higgs berat .
menyeluruh yang invariancewould termasuk supersimetri , simetri sebelumnya
tidak membayangkan antara boson dan fermion , menyatukan partikel spin
integral dan berputar setengah terpisahkan dengan mendalilkan bahwa setiap
partikel yang diberikan berputar S memiliki mitra sekitar massa yang sama yang
berputar berbeda dari S setengah unit. Pada titik ini , tidak ada bukti
eksperimental ada untuk setiap mitra tersebut, dan pencarian partikel Higgs
hingga kini masih tidak berhasil . Di sisi lain , solusi dari masalah solar - neutrino
memberikan bukti bahwa neutrino tidak bisa sepenuhnya tak bermassa . Tunduk
pada efek dari mekanisme Higgs , neutrino juga akan berakhir dengan massa non -
nol dalam model standar.
Konsekuensi lebih lanjut dari grand unifikasi membayangkan akan
membuat proton tidak stabil, melanggar salah satu hukum yang paling dasar dari
fisika partikel: konservasi baryon. Rusia fisikawan Andre Sakharov (1921-1989)
berspekulasi pada tahun 1967 yang dominan besar membingungkan dari baryon
lebih antibaryons yang telah diamati di alam semesta dapat dijelaskan oleh
melanggar gabungan dari kedua konservasi CP dan konservasi baryon di periode
dalam sejarah alam semesta ketika itu keluar dari kesetimbangan termal . Namun,
pencarian yang sangat sensitif untuk kerusakan proton telah mampu mendorong
paruh proton-jika memang tidak stabil-melampaui 1.033 tahun, jauh melampaui
usia alam semesta, hasil yang aturan keluar beberapa versi GUT tapi tidak lain.
Upaya di grand unifikasi sejauh disebutkan meninggalkan interaksi
lemah dari semua , tapi yang paling penting untuk struktur alam semesta secara
keseluruhan : gravitasi . Alasan utama untuk ini adalah bahwa teori umum
relativitas Einstein tidak pernah berhasil dikombinasikan dengan otak anak yang
lain , kuantum . Kurangnya kompatibilitas sangat mengganggu karena, sementara
di ranah biasa gravitasi fisika partikel memang diabaikan kecil , ada energi , yang
Max Planck sudah diakui sebagai unit " alami " ( dapat dihitung hanya dari
konstanta Planck , yang kecepatan cahaya , dan konstanta gravitasi yang masuk ke
dalam hukum gravitasi Newton ) di luar yang kekuatan gaya gravitasi saingan
lain. energi Planck ini memiliki nilai yang sangat besar dari 1.019 GeV , tetapi
tidak sangat jauh lebih tinggi daripada energi di mana yang kuat dan kekuatan
elektro diasumsikan menjadi sebanding dan simetri grand- pemersatu seharusnya
beraksi . Jadi , sementara pada energi hantu ini semua interaksi yang mungkin
dibayangkan bersatu , gravitasi masih berlaku terpisah.
Dalam rangka untuk memperbaiki kekurangan mencolok ini dalam
pemahaman kita tentang alam di skala Planck energi ( kerenggangan antara model
standar dan gravitasi ) , kelas yang sama sekali baru dari teori telah ditempuh ,
disebut teori string atau , bila dikombinasikan dengan supersimetri , superstring
teori . Pertama kali diakui oleh fisikawan Amerika John Henry Schwarz ( b .
1941) dan fisikawan Inggris Michael Boris Hijau ( b . 1946) secara alami
menggabungkan entitas graviton - seperti ( graviton akan menjadi nama kuantum
gravitasi jika pernah medan gravitasi bisa dikuantisasi ) dan karena itu
menjanjikan untuk menyebabkan teori gravitasi kuantum , program penelitian ini
menjadi sangat aktif selama kuartal terakhir abad kedua puluh. Ini adalah dua
kontributor yang paling menonjol adalah Amerika EdwardWitten (b. 1951) dan
Israel-Amerika kelahiran Nathan Seiberg (b. 1956). Teori ini menggantikan
partikel titik dengan satu-dimensi, obyek stringlike dari Planck panjang-lagi "unit
alami" yang panjangnya sekitar 10-35 m, jauh lebih kecil daripada nuklir ukuran-
bergetar di sembilan dimensi ruang (plus satu dimensi waktu, meskipun jumlah
total dimensi bervariasi agak di antara beberapa versi teori ini). Untuk
memperhitungkan fakta bahwa ruang fisik yang dikenal memiliki tiga dimensi,
ruang di mana string hidup yang dibayangkan sebagai meringkuk,
"compactifying" dimensi ekstra dan membuat mereka teramati.
Sementara janji menggabungkan gravitasi dengan mekanika kuantum
membuat teori string yang menarik, kelemahan mereka adalah bahwa mereka
tidak dapat dikenakan tes eksperimental pada energi layak. Tidak ada harapan
yang pernah membangun akselerator mencapai 1.019 GeV, energi jauh
melampaui bahkan mereka partikel kosmik-ray. Akibatnya, teori string dinilai
terutama oleh kriteria estetika. Mereka dikagumi karena keindahan matematika
dan elegan, dengan harapan utama bahwa akhir "teori segalanya" mungkin
muncul sebagai kedua yang paling indah dan satu-satunya logis mungkin. Jika
terealisasi, jawaban pasti atas pertanyaan Einstein "Apakah Tuhan punya pilihan
dalam cara Dia membangun alam semesta?" Akan ada. Absen keunikan dan
eksperimental bukti-bukti tersebut, elegan mungkin harus dilakukan.
Untuk memperhitungkan dimensi numerik mendasar con - stants khusus
yang terkandung dalam hukum-hukum fisika yang mengatur alam semesta ,
seperti konstan baik struktur , kekuatan kopling lainnya , dan rasio dari massa
partikel elementer , beberapa fisikawan telah mengusulkan argumen yang dikenal
sebagai prinsip antropis . Ide dasarnya adalah bahwa karakteristik penting dari
dunia kita , seperti keberadaan bintang dan galaksi serta stabilitas banyak unsur ,
termasuk karbon , sensitif terhadap nilai-nilai konstanta ini . Jika mereka diubah
bahkan sedikit , alam semesta akan begitu berbeda yang hidup cerdas tidak bisa
ada di dalamnya . Fakta bahwa kita manusia di sini , argumen berlangsung,
menjelaskan mengapa konstanta ini memiliki nilai-nilai yang mereka miliki.
penalaran kausal ini , dengan kuasi - teleologis rasa , dapat ditafsirkan dalam
berbagai cara , mulai dari agama ke probabilistik : mungkin ada banyak alam
semesta , semua dengan nilai yang berbeda dari konstanta fundamental, tetapi
hanya satu yang dihuni oleh makhluk cerdas . Prinsip antropik sangat
kontroversial di kalangan fisikawan tetapi memiliki beberapa pengikut yang
menonjol .
Meskipun undang-undang tertentu Aristoteles dirubah sekitar empat
ratus tahun yang lalu oleh Galileo dan Newton, pencariannya untuk hukum gerak
tetap kekuatan utama memotivasi sebagian fisikawan selama hampir dua setengah
milenium. Hari ini, bagaimanapun, tampaknya kita telah mencapai era yang akan
lebih cocok untuk Plato. Apakah salah satu konsep imajinatif diusulkan dalam
beberapa tahun terakhir akan bertahan dalam fisika (sebagai lawan matematika, di
mana teori string ternyata cukup subur) masih merupakan pertanyaan terbuka.
Satu hal yang pasti: akhir fisika adalah tidak terlihat.
BAB IIIPENUTUP
A. Kesimpulan Dapat diambil kesimpulan bahwa partikel dasar penyusun alam
semesta ini yaitu
B. Saran Sebaiknya pada penulisan makalah selanjutnya dengan judul yang sama
dapat membuat pembahasan yang lebih bagus dan mengambil rujukan dari berbagai buku-buku yang membahas tentang judul makalah ini
DAFTAR PUSTAKA
Roger G. Newton. 2007. From Clockwork to Crapshoot (a history of physics).London : The Belknap Press of Harvard University Press Cambridge