Kuark

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
(Dialihkan dari Kuark naik)
Langsung ke: navigasi, cari

Untuk keju, silakan lihat Quark (Keju)

Quark
3 bola yang berwarna (Menyimbolkan quark) berhubunyan dengan Medan/Garis (menyimbolkan gluon), yang kesemuanya berada di dalam lingkaran abu-abu (menyimbolkan proton). bola merah dan biru menyimbolkan "u" (untuk "up" quark) dan hijau menyimbolkan "d" (untuk "down" quark).
Sebuah proton, tersusun atas 2 up quark dan satu down quark (Pewarnaan Muatan warna pada tiap quark tidak begitu penting, hanya ketiga warna tersebut diwakilkan.)
Komposisi: Partikel dasar
Generasi: Ke-1, ke-2, ke-3
Interaksi: Elektromagnetik, Gravitasi, Interaksi Kuat, Interaksi Lemah
Simbol: q
Antipartikel: Antiquark (q)
Penggagas: Murray Gell-Mann (1964)
George Zweig (1964)
Penemu: SLAC (~1968)
Tipe: 6 (up, down, strange, charm, bottom, and top)
Muatan listrik: +23 e, −13 e
Spin: 12
Angka Baryon: 13
6 buah partikel quark (bagian kiri atas yang berwarna violet) dalam model standar

Quark (dibaca/ 'kwɔː(r)k/  /ˈkwɑrk/), sebagaimana dijelaskan dalam model standar pada fisika partikel, gabungan antar Quark membentuk partikel komposit bernama Hadron. Partikel Hadron yang paling stabil berupa Proton & Neutron yang merupakan komponen pembentuk inti atom.[1] Quark tidak pernah diteliti atau ditemukan secara langsung secara isolasi. Quark hanya ditemukan di dalam Hadron, seperti Barion, dan Meson.[2][3]

Terdapat 6 jenis quark, yaitu Up, Down, Strange, Charms, Bottoms dan Top.[4] Up dan Down memiliki massa yang terlemah.

Di antara keenam jenis quark, quark terberat berubah jenis menjadi quark up dan down melalui proses peluruhan partikel, transformasi quark terberat menjadi quark teringan. Karena inilah quark up maupun quark down merupakan jenis quark terstabil di antara keenam jenis quark dan yang paling umum dijumpai di alam. Sedangkan quark Strange, Charms, Bottoms dan Top hanya dapat ditemukan atau dihasilkan di high energy collision (tumbukan berenergi tinggi, seperti Sinar kosmik dan di partikel akselerator/LHC). Hanya quark-lah yang memenuhi keempat interaksi fundamental, dikenal juga sebagai gaya fundamental (elektromagnetik, gravitasi, interaksi kuat, dan interaksi lemah). Dan untuk setiap jenis quark terdapat jenis lawannya yaitu antiquark.

Model kuark secara independen diajukan oleh fisikawan bernama Murray Gell-Mann dan George Zweig pada tahun 1964.[5] Quark diperkenalkan sebagai bagian dari skema penyusunan hadron dan terdapat sedikit bukti keberadaan fisik mereka sampai dilakukannya eksperimen hamburan inelastis di Stanford Linear Accelerator Center di tahun 1968.[6][7] Percobaan Accelerator telah memberikan bukti untuk semua enam rasa. Top quark adalah yang terakhir yang ditemukan di Fermilab di tahun 1995.[5]


Penjelasan lanjut[sunting | sunting sumber]

Muatan listirk[sunting | sunting sumber]

Nilai muatan listrik quark ialah 13 atau 23 tergantung jenis dari quark itu sendiri. Quark Up, Charms, dan Top memiliki nilai muatan listirik +23. Sedangkan Down, Strange dan Bottom memiliki nilai muatan −13. Antiquark memiliki nilai muatan listrik yang belawanan dengan quark. Tipe Up antiquark −23 dan tipe Down antiquark +13. Karena muatan listrik dari Hadron adalah jumlah muatan dari quark konstituen, semua hadron memiliki muatan bilangan bulat: kombinasi dari tiga quark (baryon), tiga antiquark (antibaryon), atau quark-antiquark (meson) selalu dihasilkan muatan bilangan bulat.[8] Contohnya, konstituen hadron dari inti atom, neutron, dan proton, masing-masing memiliki muatan 0 dan +1: neutron tersusun atas 2 kuark turun dan 1 kuark naik, dan proton dari 2 kuark naik dan 1 kuark turun.[9]

Spin[sunting | sunting sumber]

Pengukuran arah spin dari quark berupa +12 ( ↑ ) dan −12 ( ↓ ).[10]

Spin dapat diwakili oleh vektor yang panjangnya diukur dalam satuan Planck konstanta tereduksi ħ (cara baca:h bar). Untuk kuark, pengukuran komponen vektor Spin sepanjang sumbu apapun hanya dapat menghasilkan nilai-nilai +ħ/2 atau −ħ/2; untuk alasan ini quark diklasifikasikan sebagai partikel [[spin-½|spin-12]. [11] Komponen spin sepanjang sumbu yang diberikan - oleh konvensi sumbu z - sering dilambangkan dengan panah keatas ↑ untuk nilai +12 dan panah kebawah ↓ untuk nilai −12, ditempatkan setelah simbol untuk rasa. Sebagai contoh, kuark atas dengan spin +12 sepanjang sumbu z dilambangkan dengan u↑. [12]

Interaksi lemah[sunting | sunting sumber]

Diagram feynman untuk peluruhan beta dengan waktu menuju arah keatas. Matrik CKM pengakodean probabilitas dan peluruhan quark

Suatu jenis quark dapat berubah menjadi jenis quark lainnya hanya dapat terjadi melalui interaksi lemah, yang merupakan salah satu dari Gaya Fundamental di fisika partikel. Dengan menyerap atau memancarkan Boson W, setiap jenis Up-quark (up, charms, dan top) dapat berubah bentuk menjadi jenis Down-quark (down, strange, dan bottom). Mekanisme perubahan jenis quark ini menghasilkan Peluruhan beta yang beradioaktif, neutron (n) yang berubah menjadi proton (p), elektron (e`), dan elektron anti neutrino (Ve). Kejadian ini terjadi ketika salah satu down quark di dalam neutron (udd) meluruh menjadi Up quark dengan memancarkan virtual W` boson, merubah neutron menjadi proton (uud). W bosson meluruh menjadi elektron dan elektron antineutrino.

  n   p + e + νe (Peluruhan Beta, notasi hadron)
udd uud + e + νe (Peluruhan Beta, notasi kuark)

Peluruhan beta maupun proses sebaliknya sering dilakukan dibidang aplikasi medis seperti tomografi emisi positron (positron emission tomography/PET) dan penelitian deteksi neutrino.

Sementara proses transformasi rasa adalah sama untuk semua kuark, setiap kuark memiliki preferensi untuk berubah menjadi quark generasi mereka sendiri. Kecenderungan relatif dari semua transformasi rasa dijelaskan oleh tabel matematika, atau disebut matriks Cabibbo–Kobayashi–Maskawa (matriks CKM).Penegakan unitariti, besaran perkiraan entri dari matriks CKM adalah:[13]

|V_ud| ≅ 0.974; |V_us| ≅ 0.225; |V_ub| ≅ 0.003; |V_cd| ≅ 0.225; |V_cs| ≅ 0.973; |V_cb| ≅ 0.041; |V_td| ≅ 0.009; |V_ts| ≅ 0.040; |V_tb| ≅ 0.999.

dimana Vij merupakan tendensi dari jenis quark untuk berubah menjadi jenis quark j (atau sebaliknya).

Terdapat sebuah matriks interaksi lemah setara untuk lepton (sisi kanan W boson di atas beta diagram peluruhan), disebut matriks Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata (matriks PMNS).[14] Bersama-sama,matriks CKM dan PMNS menjelaskan semua perubahan jenis/tipe quark, namun hubungan diantara keduanya masih belum jelas.[15]

Massa Quark[sunting | sunting sumber]

Massa untuk keseluruhan keenam jenis quark sebagai perbandingan.proton dan elektron (merah) ditampilkan dipojok kiri bawah sebagai perbandingan.

2 istilah yang sering digunakan untuk mengacu massa quark : massa quark yang berlangsung (current quark mass) saat ini mengacu pada masa quark itu sendiri. Sedangkan massa quark konstituen mengacu pada massa quark saat ini dan massa dari partikel gluon (medan partikel gluon) yang mengelilingi quark.[16] Massa ini biasanya memiliki nilai yang berbeda-beda. Sementara gluon tidak memiliki massa inheren, gluon memiliki energi-khususnya kromodinamika kuantum yang mengikat energi (QCBE)- jadi inilah yang mempengaruhi massa keseluruhan hadron (lihat juga massa dalam relativitas khusus). Sebagai contoh, proton memiliki massa sekitar 938 MeV/c2, dimana massa sisa tiga valensi quark yang hanya menyumbang sekitar 11 MeV/c2; banyak sisanya yang dapat dikaitkan dengan gluon QCBE.[17][18]

Model Standar berpendapat bahwa partikel elementer berasal massa mereka dari mekanisme Higgs, yang terkait dengan Higgs boson. Fisikawan berharap bahwa penelitian lebih lanjut dapat memberikan jawaban untuk massa top kuark yang besar ini ~173 GeV/c2, yang memiliki massa yang hampir sebesar atom emas,[17][19] akan mengungkapkan lebih lanjut tentang asal-usul massa quark dan partikel dasar lainnya.[20]

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Model kuark pertama kali diajukan oleh fisikawan Murray Gell-Mann[21] dan George Zweig [22][23] di tahun 1964.[5] (Fisikawan lainnya Yuval Ne'eman juga mengembangkan skema serupa dengan jalur unsur delapan pada tahun yang sama.[24][25]( Lihat juga [26]) Pada saat awal teori kuark ini, partikel liar (atau Particel zoo) juga diikutkan, termasuk partikel lainnya. Gell-mann dan Zweig mengemukakan bahwa mereka bukanlah partikel dasar, melainkan terdiri dari pasangan kuark-antikuark. Model mereka teridiri dari tiga jenis/rasa naik (up), turun (down), asing (strange), properti mereka seperti spin dan muatan listrik.[21][22][23] Reaksi awal dari komunitas fisika dari proposal ini beragam.Ada anggapan khusus tentang apakah quark adalah entitas fisik atau abstark yang digunakan untuk menjelaskan konsep yang pada saat itu belum sepenuhnya dimengerti.[27]

Kurang dari setahun, ekstensi untuk model Gell-Mann-Zweig diusulkan. Sheldon Lee Glashow dan James Bjorken memprediksi eksistensi kuark jenis keempat, yang mereka namakan Charm. Penambahan itu juga diajukan karena hal tersebut memungkinkan untuk penjelasan yang lebih baik dari interaksi lemah (mekanisme yang menyebabkan kuark untuk meluruh), menjumlahkan jumlah nilai kuark dengan nilai dari lepton, dan terkandung massa formula yang dengan tepat massa meson yang diketahui.[28]

Pada tahun 1968, dalam eksperimen hamburan inelastis di Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) menunjukan bahwa proton yang terdapat jauh lebih kecil, benda seperti titik dan karena itu bukan partikel elementer. [6][7][29] Fisikawan enggan untuk mengidentifikasi benda-benda ini dengan quark pada saat itu, bukannya menyebut mereka "parton"—istilah yang diciptakan oleh Richard Feynman.[30][31][32] Benda-benda yang diamati di SLAC kemudian akan diidentifikasi sebagai kuark naik dan kuark turn sebagai rasa lain yang ditemukan.[33] Namun,"parton" tetap digunakan sebagai istilah kolektif untuk konstituen dari hadron (quark, antiquark, dan gluon).

Keberadaan quark asing itu secara tidak langsung divalidasi oleh eksperimen hamburan SLAC: tidak hanya itu komponen penting dari Gell-Mann dan model tiga-quark Zweig, tapi itu memberikan penjelasan untuk kaon (K) dan pion (π) hadron yang ditemukan di sinar kosmik pada tahun 1947.[34]

Dalam sebuah makalah pada tahun 1970, Glashow, John Iliopoulos dan Luciano Maiani disajikan penalaran lebih lanjut untuk keberadaan quark pesona yang belum ditemukan.[35][36] Jumlah rasa quark berkembang menjadi enam rasa saat ini pada tahun 1973, ketika Makoto Kobayashi dan Toshihide Maskawa mencatat bahwa pengamatan eksperimental CP dilanggar[nb 1][37] bisa dijelaskan jika ada sepasang quark.

Photo of bubble chamber tracks next to diagram of same tracks. A neutrino (unseen in photo) enters from below and collides with a proton, producing a negatively charged muon, three positively charged pions, and one negatively charged pion, as well as a neutral lambda baryon (unseen in photograph). The lambda baryon then decays into a proton and a negative pion, producing a "V" pattern.
Foto yang memperlihatkan peristiwa yang menyebabkan penemuan Σ++c baryon, di Brookhaven National Laboratory pada tahun 1974

Quark pesona diproduksi hampir bersamaan oleh dua tim pada bulan November 1974 (lihat Revolusi November)—satu di SLAC di bawah pimpinan Burton Richter, dan satunya di Brookhaven National Laboratory di bawah pimpinan Samuel Ting. Quark pesona yang diamati terikat dengan antiquark pesona di meson. Keduanya telah ditetapkan meson dengan dua simbol yang berbeda, Templat:Mvar dan Templat:Mvar; dengan demikian, resmi dikenal sebagai meson J/ψ meson. Penemuan ini akhirnya meyakinkan komunitas fisika validitas untuk model quark itu.[32]

Lihat pula[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ "Quark (subatomic particle)". Encyclopædia Britannica. Diakses 2008-06-29. 
  2. ^ R. Nave. "Confinement of Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Diakses 2008-06-29. 
  3. ^ R. Nave. "Bag Model of Quark Confinement". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Diakses 2008-06-29. 
  4. ^ R. Nave. "Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Diakses 2008-06-29. 
  5. ^ a b c B. Carithers, P. Grannis (1995). "Discovery of the Top Quark" (PDF). Beam Line (SLAC) 25 (3): 4–16. Diakses 2008-09-23. 
  6. ^ a b E.D. Bloom et al. (1969). "High-Energy Inelastic ep Scattering at 6° and 10°". Physical Review Letters 23 (16): 930–934. Bibcode:1969PhRvL..23..930B. doi:10.1103/PhysRevLett.23.930. 
  7. ^ a b M. Breidenbach et al. (1969). "Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering". Physical Review Letters 23 (16): 935–939. Bibcode:1969PhRvL..23..935B. doi:10.1103/PhysRevLett.23.935. 
  8. ^ G. Fraser (2006). The New Physics for the Twenty-First Century. Cambridge University Press. hlm. 91. ISBN 0-521-81600-9. 
  9. ^ Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama Knowing
  10. ^ "The Standard Model of Particle Physics". BBC. 2002. Diakses 2009-04-19. 
  11. ^ F. Close (2006). The New Cosmic Onion. CRC Press. hlm. 80–90. ISBN 1-58488-798-2. 
  12. ^ D. Lincoln (2004). Understanding the Universe. World Scientific. hlm. 116. ISBN 981-238-705-6. 
  13. ^ K. Nakamura et al. (2010). "Review of Particles Physics: The CKM Quark-Mixing Matrix". J. Phys. G 37 (75021): 150. 
  14. ^ Z. Maki, M. Nakagawa, S. Sakata (1962). "Remarks on the Unified Model of Elementary Particles". Progress of Theoretical Physics 28 (5): 870. Bibcode:1962PThPh..28..870M. doi:10.1143/PTP.28.870. 
  15. ^ B.C. Chauhan, M. Picariello, J. Pulido, E. Torrente-Lujan (2007). "Quark–lepton complementarity, neutrino and standard model data predict θPMNS13 = 9+1−2 °". European Physical Journal C50 (3): 573–578. arXiv:hep-ph/0605032. Bibcode:2007EPJC...50..573C. doi:10.1140/epjc/s10052-007-0212-z. 
  16. ^ A. Watson (2004). The Quantum Quark. Cambridge University Press. hlm. 285–286. ISBN 0-521-82907-0. 
  17. ^ Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama PDGQuarks
  18. ^ W. Weise, A.M. Green (1984). Quarks and Nuclei. World Scientific. hlm. 65–66. ISBN 9971-966-61-1. 
  19. ^ D. McMahon (2008). Quantum Field Theory Demystified. McGraw–Hill. hlm. 17. ISBN 0-07-154382-1. 
  20. ^ S.G. Roth (2007). Precision electroweak physics at electron–positron colliders. Springer. hlm. VI. ISBN 3-540-35164-7. 
  21. ^ a b M. Gell-Mann (1964). "A Schematic Model of Baryons and Mesons". Physics Letters 8 (3): 214–215. Bibcode:1964PhL.....8..214G. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3. 
  22. ^ a b G. Zweig (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking". CERN Report No.8182/TH.401. 
  23. ^ a b G. Zweig (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II". CERN Report No.8419/TH.412. 
  24. ^ Y. Ne'eman (2000) [1964]. "Derivation of strong interactions from gauge invariance". In M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. The Eightfold Way. Westview Press. ISBN 0-7382-0299-1. 
    Original Y. Ne'eman (1961). "Derivation of strong interactions from gauge invariance". Nuclear Physics 26 (2): 222. Bibcode:1961NucPh..26..222N. doi:10.1016/0029-5582(61)90134-1. 
  25. ^ Companion to the History of Modern Science. Taylor & Francis. 1996. hlm. 673. ISBN 0-415-14578-3. 
  26. ^ DOI:10.1016/0029-5582(65)90348-2
    Rujukan ini akan diselesaikan secara otomatis dalam beberapa menit. Anda dapat melewati antrian atau membuat secara manual
  27. ^ A. Pickering (1984). Constructing Quarks. University of Chicago Press. hlm. 114–125. ISBN 0-226-66799-5. 
  28. ^ B.J. Bjorken, S.L. Glashow (1964). "Elementary Particles and SU(4)". Physics Letters 11 (3): 255–257. Bibcode:1964PhL....11..255B. doi:10.1016/0031-9163(64)90433-0. 
  29. ^ J.I. Friedman. "The Road to the Nobel Prize". Hue University. Diakses 2008-09-29. 
  30. ^ R.P. Feynman (1969). "Very High-Energy Collisions of Hadrons". Physical Review Letters 23 (24): 1415–1417. Bibcode:1969PhRvL..23.1415F. doi:10.1103/PhysRevLett.23.1415. 
  31. ^ S. Kretzer et al. (2004). "CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects". Physical Review D 69 (11): 114005. arXiv:hep-ph/0307022. Bibcode:2004PhRvD..69k4005K. doi:10.1103/PhysRevD.69.114005. 
  32. ^ a b D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. hlm. 42. ISBN 0-471-60386-4. 
  33. ^ M.E. Peskin, D.V. Schroeder (1995). An introduction to quantum field theory. Addison–Wesley. hlm. 556. ISBN 0-201-50397-2. 
  34. ^ V.V. Ezhela (1996). Particle physics. Springer. hlm. 2. ISBN 1-56396-642-5. 
  35. ^ S.L. Glashow, J. Iliopoulos, L. Maiani (1970). "Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry". Physical Review D 2 (7): 1285–1292. Bibcode:1970PhRvD...2.1285G. doi:10.1103/PhysRevD.2.1285. 
  36. ^ D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. hlm. 44. ISBN 0-471-60386-4. 
  37. ^ M. Kobayashi, T. Maskawa (1973). "CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction". Progress of Theoretical Physics 49 (2): 652–657. Bibcode:1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652. 

Sumber utama dan sampingan[sunting | sunting sumber]

Referensi lainnya[sunting | sunting sumber]


Kesalahan pengutipan: Ditemukan tag <ref> untuk kelompok bernama "nb", tapi tidak ditemukan tag <references group="nb"/> yang berkaitan