Fisika partikel

Fisika partikel (juga dikenal sebagai fisika energi tinggi) adalah cabang fisika yang mempelajari sifat partikel penyusun materi dan radiasi. Meskipun kata partikel dapat merujuk pada berbagai jenis benda yang sangat kecil (misalnya proton, partikel gas, atau bahkan debu rumah tangga), fisika partikel biasanya menyelidiki partikel terkecil yang dapat dideteksi dan interaksi mendasar yang diperlukan untuk menjelaskan perilakunya. Dengan pemahaman kita saat ini, partikel dasar ini adalah rangsangan medan kuantum yang juga mengatur interaksinya. Teori dominan saat ini yang menjelaskan partikel dan medan fundamental ini, bersama dengan dinamikanya, disebut Model Standar. Dengan demikian, fisika partikel modern umumnya menyelidiki Model Standar dan berbagai kemungkinan perluasannya, misalnya ke partikel terbaru yang "diketahui", Boson Higgs, atau bahkan medan gaya tertua yang diketahui, gravitasi.

Partikel Subatomik

Isi partikel dari Model Standar Fisika

Penelitian mutakhir fisika partikel difokuskan pada partikel sub-atomik, termasuk unsur atom seperti elektron, proton, dan neutron (proton dan neutron sebenarnya partikel gabungan yang terdiri dari kuark), partikel yang dihasilkan oleh proses radioaktif dan hamburan, seperti foton, neutrino, dan muon, serta berbagai partikel eksotis.

Sebenarnya, istilah partikel adalah keliru karena dinamika fisika partikel diatur oleh mekanika kuantum. Dengan demikian, mereka menunjukkan perilaku dualitas gelombang-partikel, seperti partikel dalam seubah kondisi percobaan dan seperti di gelombang kondisi keadaan lain (lebih teknis mereka dijelaskan oleh vektor keadaan dalam ruang Hilbert; teori medan kuantum lihat). Mengikuti konvensi fisikawan partikel, "partikel dasar" merujuk pada objek seperti elektron dan foton dan "partikel" ini menampilkan sifat gelombang juga.

Semua partikel dan interaksi mereka diamati sampai masa kini dapat dijelaskan sepenuhnya oleh sebuah teori medan kuantum yang disebut Model Standar. Model Standar memiliki 17 jenis partikel dasar: 12 fermion (24 jika Anda menghitung antipartikel secara terpisah), boson vektor 4 (5 jika Anda menghitung antipartikel secara terpisah), dan 1 boson skalar. Partikel-partikel dasar ini dapat bergabung untuk membentuk partikel gabungan, yang jenisnya kini mencapai ratusan sejak ditemukan partikel gabungan pertama pada 1960-an. Model Standar telah ditemukan sesuai dengan hampir semua tes percobaan yang dilakukan saat ini. Namun, sebagian besar fisikawan partikel percaya bahwa model ini masih belum bisa memberikan penjelasan yang lengkap tentang alam, dan bahwa ada teori yang lebih fundamental. Dalam beberapa tahun terakhir, ukuran massa neutrino telah memberikan simpangan percobaan pertama dari Model Standar.

Sejarah

Gagasan bahwa semua materi terdiri dari partikel dasar dimulai setidaknya dari abad ke-6 SM. Doktrin filosofis atomisme dan sifat partikel dasar dipelajari oleh Filsuf Yunani kuno seperti Leukippos, Demokritos dan Epikuros, Filsuf India kuno seperti Kanada, Dignaga dan Dharmakirti; ilmuwan abad pertengahan seperti Alhazen, Ibnu Sina dan Algazel; dan fisikawan Eropa awal modern seperti Pierre Gassendi, Robert Boyle dan Isaac Newton. Teori partikel cahaya juga diusulkan oleh Alhazen, Ibnu Sina, Gassendi dan Newton. Ide-ide awal didirikan di penalaran filosofis abstrak daripada percobaan dan pengamatan empiris.

Pada abad ke-19, John Dalton, melalui karyanya pada stoikiometri, menyimpulkan bahwa setiap unsur alam terdiri dari satu jenis partikel yang unik. Dalton dan sezamannya percaya ini adalah partikel dasar alam dan dengan demikian mereka bernama atom, dari kata Yunani atomos, berarti "tak terbagi". Namun, mendekati akhir abad ini, fisikawan menemukan bahwa atom ternyata bukanlah partikel dasar alam, tetapi gabungan dari partikel-pertikel yang lebih kecil. Penelitian fisika nuklir dan fisika kuantum pada awal abad 20 memuncak pada bukti fisi nuklir pada tahun 1939 oleh Lise Meitner (berdasarkan percobaan oleh Otto Hahn), dan fusi nuklir oleh Hans Bethe pada tahun yang sama. Penemuan-penemuan ini memunculkan industri aktif untuk menghasilkan satu atom dari yang lain, bahkan mungkin melakukan (walaupun tidak menguntungkan) transmutasi timah menjadi emas. Mereka juga mengarah pada pengembangan senjata nuklir. Sepanjang tahun 1950-an dan 1960-an, berbagai partikel ditemukan dalam eksperimen hamburan yang disebut sebagai "kebun binatang partikel". Istilah ini telah ditinggalkan setelah perumusan Model Standar selama tahun 1970-an di mana sejumlah besar partikel itu dijelaskan sebagai kombinasi dari sejumlah partikel fundamental.

Teori medan

Teori medan adalah kajian fisika teori untuk dinamika partikel elementer dengan mengasumsikan partikel sebagai medan.

Lihat pula

• Fisika atom
• Tekanan tinggi
• Daftar akselerator dalam fisika partikel
• Daftar partikel
• Monopolar magnetik
• Lubang hitam mikro
• Resonansi (fisika partikel)
• Model Standar (formulasi matematika)

Bacaan lanjutan

Bacaan pengantar

• Close, Frank (2004). Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-280434-1. 
• Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The Particle Odyssey: A Journey to the Heart of the Matter. The Particle Odyssey : A Journey to the Heart of the Matter. Bibcode:2002pojh.book.....C. ISBN 9780198609438. 
• Ford, Kenneth W. (2005). The Quantum World. Harvard University Press. 
• Oerter, Robert (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume. 
• Schumm, Bruce A. (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-7971-5. 
• Close, Frank (2006). The New Cosmic Onion. Taylor & Francis. ISBN 978-1-58488-798-0. 

Bacaan lanjutan

• Robinson, Matthew B.; Bland, Karen R.; Cleaver, Gerald. B.; Dittmann, Jay R. (2008). "A Simple Introduction to Particle Physics". arΧiv:0810.3328 [hep-th]. 
• Robinson, Matthew B.; Ali, Tibra; Cleaver, Gerald B. (2009). "A Simple Introduction to Particle Physics Part II". arΧiv:0908.1395 [hep-th]. 
• Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-60386-3. 
• Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3. 
• Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0. 
• Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-59439-2. 
• Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0412-4. 

Pranala luar

• Majalah Symmetry Diarsipkan 2019-10-14 di Wayback Machine.
• Fermilab Diarsipkan 2009-11-05 di Wayback Machine.
• Particle physics – it matters Diarsipkan 2011-03-09 di Wayback Machine. - Institute of Physics
• Nobes, Matthew (2002) "Pengantar Model Standar Fisika Partikel " pada Kuro5hin: Part 1, Diarsipkan 2011-05-13 di Wayback Machine. Part 2, Diarsipkan 2011-05-13 di Wayback Machine. Part 3a, Diarsipkan 2011-05-13 di Wayback Machine. Part 3b. Diarsipkan 2011-05-13 di Wayback Machine.
• CERN Diarsipkan 2012-12-06 di Wayback Machine. - Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir
• The Particle Adventure Diarsipkan 2019-07-19 di Wayback Machine. - proyek pendidikan yang disponsori oleh Particle Data Group dari Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)