Model Standar Atom dan Dunia Quark

Jika kamu pikir atom adalah partikel terkecil di alam semesta, maka saatnya kamu mengenal dunia fisika partikel! Di balik proton, neutron, dan elektron, ada dunia yang lebih kecil dan lebih mendasar: dunia quark dan Model Standar.

1. Dari Atom ke Partikel Subatom

Elektron ditemukan mengelilingi inti atom.
Inti atom tersusun dari proton dan neutron.
Lalu ditemukan bahwa proton dan neutron tersusun dari quark.

2. Apa Itu Model Standar?

Model Standar adalah teori fisika partikel yang menggambarkan partikel dasar penyusun materi dan gaya-gaya fundamental di alam (kecuali gravitasi).

3. Kategori Partikel

A. Fermion (Penyusun Materi)

Quark (6 jenis): up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t), bottom (b).

Lepton (6 jenis): elektron, muon, tau, dan ketiga neutrino masing-masing.

Jenis	Nama	Lambang	Muatan (e)	Massa (MeV)	Antipartikel
Jenis 1	Down	d	−1/3	5 – 8,5	d̄
Jenis 1	Up	u	+2/3	1,5 – 4,5	ū
Jenis 2	Strange	s	−1/3	80 – 155	s̄
Jenis 2	Charm	c	+2/3	1.000 – 1.400	ċ̄
Jenis 3	Bottom	b	−1/3	4.000 – 4.500	b̄
Jenis 3	Top	t	+2/3	174.000	t̄

B. Boson (Pembawa Gaya)

Foton (\( \gamma \)) – elektromagnetik
Gluon (g) – gaya kuat
W⁺, W^-, Z⁰ – gaya lemah
Higgs boson – pemberi massa

4. Quark dalam Proton dan Neutron

Proton: terdiri dari 2 quark up dan 1 quark down: \[ uud \]

Neutron: terdiri dari 1 quark up dan 2 quark down: \[ udd \]

Muatan quark:

Up: \( +\frac{2}{3} \)
Down: \( -\frac{1}{3} \)

Maka muatan proton: \[ \left( \frac{2}{3} + \frac{2}{3} - \frac{1}{3} \right) = +1 \]

5. Gaya Kuat dan Gluon

Quark terikat kuat oleh gaya kuat yang dibawa oleh partikel gluon. Fenomena ini menyebabkan quark tidak bisa berdiri sendiri, disebut konfinemen.

6. Contoh Soal

Soal: Sebuah partikel terdiri dari dua quark down dan satu quark up. Hitung muatan total partikel tersebut.

Penyelesaian:

Muatan: \[ \text{Total muatan} = 2 \times \left(-\frac{1}{3}\right) + \left(+\frac{2}{3}\right) = -\frac{2}{3} + \frac{2}{3} = 0 \] Maka partikel tersebut adalah neutron.

7. Keterbatasan Model Standar

Belum mencakup gravitasi secara kuantum
Tidak menjelaskan materi gelap dan energi gelap
Asal usul massa neutrino masih belum jelas

Model Standar adalah model fisika paling akurat dalam menjelaskan struktur terkecil alam semesta. Quark menyusun proton dan neutron, sementara gaya-gaya antar partikel dijembatani oleh boson.

Semakin kecil kamu menyelami dunia fisika, semakin besar kekagumanmu pada keteraturan semesta.

fisikaon.com — Menyelami partikel, menyentuh semesta 🌌