ZARAH/PARTIKEL TERKECIL ENERGI TERBESAR

 ZARAH/PARTIKEL TERKECIL ENERGI TERBESAR

Oleh: SR.Pakpahan, SST

 

Setiap benda di alam semesta memiliki materi dan energi, materi pada suatu benda terbentuk dari antara tanah, api, udara, dan udara. Sementara energi yang dimiliki suatu benda ada dalam bentuk energi diam yang sama dengan penambahan antara massa benda tersebut dengan kudrat kecepatan cahaya yang secara matematis ditulis E=mc ² . Tanah dan udara cenderung turun, sedangkan api dan udara cenderung naik. Materi atau zat tersusun atas beberapa atom (kata atom berasal dari bahasa Yunani yang berarti �tak bisa dibagi lagi�),       John Dalton menjelaskan bahwa senyawa seperti senyawa kimia terbentuk dari atom-atom atau unsur-unsur yang membentuk satuan keterpaduan yang bernama molekul. Unsur Contoh 2 buah Hidrogen (H) dan satu buah Oksigen (O) akan bersatu membentuk satu kesatuan molekul air (H ₂ O).

Ibarat seperti pembentukan air itulah hal kekristenan, kekristenan yang bersifat Spiritual/Roh dan tersembunyi, karakteristik wujudnya tidak tampak seperti kedua unsur hidrogen dan oksifen (H 2 _dan  O ₂ ) tersebut, tetapi efek dari kekristenan itu dapat dinyatakan dan dirasakan dalam kehidupan sehari-hari seperti molekul air �(H ₂ O) itu. Segala sesuatu dalam kehidupan yang dibahas dan diperbincangkan adalah hal-hal rohani, tetapi tabu untuk memperbincangkan atau menonjolkan hal-hal kedagingan, seperti contoh dalam menjalani hari, manusia kristiani bergelut di bawah matahari menentukan masa/waktu atau menjalani hari-harinya dalam 7 hari seminggu kemudian bersiklus sebagai hari yang rohani, tapi tidak dalam waktu 5 hari bersiklus sebagai hari kedagingan.

Pada tahun 1905 masih ada dugaan bahwa atom sebenarnya masih bisa dibagi lagi, seperti Einstein menunjukkan bahwa gerak brown ( Brown motion ) adalah gerak acak tak beraturan zarah-zarah kecil debu dalam cairan, gerak ini dapat dijelaskan sebagai efek cairan atom-atom yang bertabrakan dengan zarah debu. Dalam mekanika penjualan diberitahukan bahwa semua zarah sebenarnya adalah gelombang, dan semakin tinggi energi suatu zarah maka semakin kecil panjang gelombangnya.  

Sebelumnya J.J.Thomson � telah menunjukkan suatu keberadaan zarah zat ( matter particle ) bernama elektron yang punya massa kurang dari satu per seribu massa atom paling ringan, elektron ini bermuatan listrik negatif dan kecepatan geraknya bisa dipercepat dengan menggunakan medan listrik sehingga timbul kilatan cahaya ketika elektron ini mengenai layar tabung TV modern. Elektron ini datangnya dari dalam atom sebuah kawat logam yang menjadi merah karena dialiri panas yang menjadi sumber elektron. Selanjutnya Ernest Rutherford menunjukkan bahwa atom suatu zat memiliki struktur internal atom yang terbuat dari inti atom yang sangat kecil yang bermuatan listrik positif bernama proton.    , proton ini dikelilingi oleh sejumlah elektron seperti pada zarah alfa bermuatan listrik positif yang dipancarkan atom-atom radioaktif terpantul jika bertabrakan dengan atom. Selanjutnya James� Chadwick menemukan bahwa inti atom juga berisi zarah lain yang tak bermuatan listrik bernama neutron yang memiliki massa hampir sama besar dengan massa proton (muatan listrik positif).    

Seperti dianalogikan pada gugusan tata surya kita dimana gugusan tata surya sebagai atom tata surya, matahari sebagai proton tata surya yang bermuatan positif, semua planet-planet termasuk bumi sebagai elektron tata surya yang bermuatan negatif, dan bulan satelit alaminya bumi sebagai neutron tata surya. Bulan sebagai penetralisir dari segala benda-benda asing yang membahayakan bagi bumi. Analogi sebagai-mana di dalam inti atom ada dua zarah/pertikel yaitu proton bermuatan listrik positif dan neutron tak bermuatan listrik, begitu juga di dalam inti tata surya kita harus ada dua, matahari dan bulan sebagai benda-benda penerang,

Selanjutnya Caltech Murray Gell-Mann   menunjukkan bahwa proton sebenarnya terbuat dari zarah-zarah yang lebih kecil bernama quark, (quark apakah sebagai zarah dasar, seperti sebelumnya proton dan neutron dianggap sebagai zarah dasar, ini masih dipertanyakan?). Ada beberapa variasi quark (ada enam variasi) �yaitu Up, Down, Strange, Charmed, Bottom dan Top . Proton dan neutron terbuat dari tiga quark, satu dari tiap warna merah, hijau, dan biru. Satu proton mengandung dua quark up dan satu quark down , satu neutron mengandung dua quark down dan satu quark up.          Quark jenis lain bisa diciptakan tapi semuanya punya massa jauh lebih besar dan meluruh sangat cepat menjadi proton dan neutron.

Sekarang baru kita tahu bahwa proton dan neutron di dalam atom tidak bisa lagi dibagi� (atom masih bisa di bagi lagi), zarah-zarah mana yang benar-benar paling dasar sebagai blok pembangun segalanya? karena panjang gelombang cahaya jauh lebih besar dari ukuran atom, kita tidak bisa �melihat� bagian-bagian atom dengan cara biasa, untuk itu kita membutuhkan sesuatu dengan panjang gelombang yang jauh lebih kecil. Dengan material yang semakin diperkecil akan mengakibatkan suplai energi yang semakin besar, jelaslah bagi kita bahwa zarah/ partikel yang paling dasar sebagai blok pembangunan segalanya adalah bergantung pada seberapa besar energi zarah yang bisa kita siapkan, untuk menentukan sampai skala sekecil apapun kita bisa buat pada zarah tersebut.  

Ditemukannya atom Tuhan pada tahun 2012 adalah suatu bukti masih ada atom yang lebih kecil dari ukuran atom yang ditemukan sebelumnya (atom yang berukuran sangat kecil masih bisa dibagi lagi). Atom Tuhan ini dihasilkan dengan memberi energi yang sangat besar kepada suatu zarah/partikel kecil. Ada dugaan dugaan alam semesta yang katanya awalnya terbentuk dari atom Tuhan, kemudian alam semesta akan berkembang terus hingga apa yang kita lihat sekarang ini. Apa yang telah berkembang akan terus berkembang, dan alam semesta pada akhirnya akan menciut/mengbalikkan lagi guna memperoleh energi yang sangat-sangat besar kembali.   

Ingatan kita pada Hari Paskah Allah pada tanggal 14 bulan kesatu di tahun sisa satu (suatu tahun yang bila dibagi empat dan atau dibagi dua puluh delapan akan bersisa satu tahun) dan kemudian dilanjutkan dengan seminggu hari raya roti tak beragi dari tanggal 15 � 21 di bulan kesatu itu adalah sebagai awal dari segala hari berjalan di alam semesta. Hari Paskah Allah ini menjadi tradisi turun temurun bagi umat manusia di bumi yang harus dilaksanakan setiap tanggal 14 bulan kesatu di sepanjang tahun. Sebelumnya pada tanggal 10 bulan kesatu itu diharuskan menangkap seekor ternak domba yang harus dikurung hingga sampai tanggal 14 bulan kesatu di petang hari. Ternak domba ini setiap saat diberi pakan setiap hari (makanan ternak) guna untuk menyehatkan ternak tersebut dan juga menambah �materi� pada daging ternak tersebut,etika seekor binatang disembelih, darahnya tidak lagi menopang metabolisme dalam sel-sel hewan yang mati, namun sel-sel masih berfungsi untuk waktu (tergantung pada suhu lingkungan). Namun, karena tidak ada darah untuk membawa pergi asam urat dan laktat, mereka tetap berada di sel. Disembelih lah ternak itu. pada petang hari di tanggal 14-nya, maka �berlangsunglah Paskah Allah. [Karena setelah empat hari ternak sudah dianggap tak memiliki tenaga lagi (sebab pada masa kekekalan ke-3 masa Kristus ini, sudah ada  tiga hari lamanya kematian , apapun-siapapun yang berada di alam kematian/dunia kubur selama dalam tiga hari tiga malam, ia itu dianggap masih hidup, tapi bila sudah selama melebihi tiga hari atau di hari keempat barulah ia dianggap sudah mati.Hanya Yesus Kristus lah yang mampu bertahan di alam kematian dengan waktu tersingkat hanya 3 hari 2 malam saja IA di alam kubur, sehingga IA dinyatakan masih hidup dan pada hari ketiga di hari pertama minggu itu Yesus bangkit dari dunia orang mati)],   

Awal segala hari berjalan dimulai dari hari Paskah Allah yang pada tanggal 14 januari petang setiap tahunnya, sepanjang hari berjalan ini bersifat Rohani. Sebelumnya ada masa selama 5 hari sebagai masa pembentukan materi atau hal-hal yang berupa kedagingan yang di mulai dari hari penangkapan ternak domba korban paskah di tanggal 10 bulan kesatu itu hingga Paskah Allah di tanggal 14-nya. Dan berjalannya segala hari dalam siklus mingguan sudah bersifat Rohani mulai berjalan dari hari pesta roti tak beragi selama 7 hari dari tanggal 15 sd 21 bulan kesatu itu, masa 7 hari ini masa pembentukan energi atau hal-hal yang berupa Rohani, bila di hitung seluruhnya ada 12 hari = 5 hari + 7 hari. berkali-kali sepanjang tahun, hari yang berjalan dalam siklus mingguan.

begitu seterusnya berjalannya hari dalam siklus mingguan (7 hari) sepanjang hari/tanggal, bulan dan tahun baik di tahun biasa maupun tahun kabisat. Pembentukan hari dapat lebih jelas dilihat pada website penulis beralamat PEMBAHARUAN KALENDER 1.htm p tulisan tentang Pembaharuan kalender masehi: Pembaharuan hari minggu hari ketujuh yang tersembunyi menurut Luni Solar Kreator Allah. 

Hingga akhirnya di kesudahan zaman nanti saat kedatangan Yesus Kristus yang kedua kali, akhir dari segala akhir hari akan ditemui pada masa 17 hari = 7 hari + [2x(5 hari)] = 7 hari + 5 hari + 5 hari. Masa akhir 7 hari itu adalah masa rohani, penutupan hari ini akan ada dimulai pada tanggal 25 bulan terakhir (tanggal 25 bulan desember pas di hari peringatan kelahiran Yesus Kristus juru selamat yang IA memegang dua kenabian yaitu nabi ke-24 sewaktu IA di bumi dan nabi ke-25 sewaktu IA di langit/sorga) hingga tanggal 31 bulan desember di akhir tahun sisa 28. �Dan masa 2x(5 hari) adalah masa kedagingan akhir di bagian akhir yang selalu dua, sehingga yang 5 hari harus di kali 2,

Apabila hari berlangsung terus tanpa ada akhir, maka langsung bagian akhir dari akhir itu menjadi awal bagi dimulainya hari penangkapan ternak domba kurban Paskah Allah di tanggal 10 bulan kesatu itu juga, menjadikan 10 hari dari tanggal 1 hingga 10 bulan kesatu di tambah 4 hari lagi hingga tanggal 14 adalah masa abstraksi selama 14 hari bagi mulainya dan berjalannya hari disepanjang tahun. Pada masa abstraksi inilah memuat gambaran singkat perjalanan hari hari di suatu tahun. (perlu dijelaskan bahwa kedagingan identik dengan materi dan rohani identik dengan energi).  

Kita kembali kepada pembahasan zarah. Pada suatu zarah yang berupa bahan yang dapat diberi energi, pada abad ke-19 energi zarah yang dapat digunakan orang adalah energi rendah sebesar beberapa Ve (volt elektron) saja yang dihasilkan dari reaksi kimia. Baru 40 tahun belakangan ini zarah bisa dibagi lagi menjadi zarah yang lebih kecil seperti percobaan Rutherford pada zarah alfa yang punya energi jutaan volt elektron, ada juga elektron dengan menggunakan medan elektromagnetik untuk memberi energi jutaan sampai miliaran� volt elektron kepada zarah (elektron). dan zarah yang lebih kecil ini dimungkinkan bisa terbagi lagi menjadi zarah yang jauh lebih kecil lagi selagi kita mampu menghasilkan energi yang semakin besar.  

 

PUTAR ZARAH

Segala isi alam semesta termasuk cahaya dan gravitasi bisa dijelaskan dengan zarah berupa materi dan energi. Zarah punya sifat yang bisa disebut spin, Spin zarah adalah perputaran zarah yang digambarkan dengan menggambarkan zarah sebagai gasing kecil yang berputar pada sumbunya, tetapi menurut mekanika penyemprotan zarah sebenarnya tidak punya sumbu tetap. Spin zarah memberi tahu kita bagaimana zarah itu terlihat dari segala arah dan dari segala posisi.

Jenis spin zarah ada 5 bagian, yaitu:

1.Zarah     dengan spin 0 (nol), seperti titik ( � ) yang terlihat sama dari semua arah.

2.     Zarah dengan spin 1, (zarah baru kelihatan� sama kalau diputar seputaran penuh 360 ⁰ ),

Zarah spin 1 banyak ditemui seperti pada angka 1-10 dan huruf AZ, seperti pada pedang mata dua kelihatan berbeda dari segala arah tapi bila diputar 360 ⁰  ia baru kelihatan sama kembali.

3.     Zarah spin 2, (zarah baru kelihatan sama kalau diputar hanya setengah putaran 180 ⁰ ),

Zarah spin 2 ditemui seperti pada permainan kartu Joker: Jack, Quenn, dan King,     seperti pada pedang mata dua (PMD) yang berujung dua di bawah dan di atas.

4.     Zarah spin >2, (zarah baru kelihatan sama kalau diputar lebih kecil dari setengah putaran < 180 ⁰ ),

5.     Zarah spin �, (zarah baru kelihatan sama bila diputar dua kali putaran penuh 720 ⁰ ),

Zarah spin � ditemui seperti pada elektron, dan benda-benda langit .

 

Semua zarah di alam semesta bisa dibagi menjadi 2 kelompok spin zarah, yaitu:

1.     Zarah spin �, yang menjadi zat di alam semesta.

2.     Zarah dengan spin 0, 1, 2, dan >2, seperti pada munculnya gaya antar zarah zat.

Bagaimana fenomena saat kedatangan Yesus Kristus Tuhan yang ke-2 kali ke bumi ini? Tentu kedatangannya-Nya akan terlihat oleh siapa pun semua manusia di bumi tetap sama melihat-Nya muka berhadapan muka meskipun manusia yang ada di belahan bumi lainnya, ketampilannya adalah SAMA, baik yang dilihat oleh makhluk di dunia orang mati, atau manusia di bumi itu, mapun mahluk yang ada di langit tinggi sana. Semua orang benar, baik, dan saleh akan bersuka cita atas kedatanganNya, tapi bukan untuk orang jahat, mereka akan berlari bersembunyi dari hadapan Yesus, mereka takut melihat dirNya bersinar lebih terang dari Sinarnya sewaktu IA menemui Saul (Saulus) dulu, bahkan lebih bersinar lagi 10 kali lipat lebih terang dari sinar matahari.

Kita kemabli ke pembahsan zarah  Wolfgang Pauli  pada tahun 1925 menemukan suatu zat asas zarah bernama asas larangan Pauli ( Prinsip pengecualian Pauli), sebagai larangan Pauli menyatakan bahwa bila dua zarah yang serupa tak bisa ada dalam keadaan sama, artinya kedua zarah itu tak bisa punya posisi dan kecepatan yang sama, dalam aturan batas batas ketidak pastian. Asas larangan pauli sangat penting untuk menjelaskan mengapa zarah zat tak runtuh ke keadaan sangat rapat akibat pengaruh gaya-gaya yang dihasilkan zarah spin 0, 1, 2 dan >2, jika zarah zat punya posisi hampir sama, maka kecepatannya pasti sangat berbeda, artinya zarah -zarah itu tak akan lama berada di posisi yang sama. Dunia tercipta dalam asas larangan, seperti quark akan membentuk proton dan neutron yang terpisah dan jelas batasnya. Jika tanpa larangan, maka proton, neutron dan elektron juga tidak akan membentuk atom yang terpisah dan tersendiri, semuanya akan runtuh membentuk �sub� yang seragam dan rapat.

Pada tahun 1928 Paul Dirac mengajukan suatu teori yang berbaur antara mekanika dengan teori relativitas khusus, teori ini menjelaskan secara matematis :  

1.Mengapa     elektron punya spin � atau mengapa elektron tak terlihat sama jika diputar satu putaran penuh, tapi akan sama jika diputar dua putaran penuh.

2.     Diprediksikan bahwa elektron harus punya pasangan anti elektron yang disebut positron . Penemuan positron pada tahun 1932 membuktikan kebenaran teori Dirac. 

Dari prediksi Dirac ini, kita sekarang tahu bahwa setiap zarah punya anti-zarah yang bisa memusnahkan zarah tersebut (dalam kasus zarah pembawa gaya, anti-zarahnya adalah zarah itu sendiri). Mungkin saja ada anti-dunia dan anti-manusia yang terbuat dari anti-zarah, dan juga anti-kristus. Di sekitar kita tampaknya ada lebih banyak zarah daripada anti-zarah. Mudah mudahan juga disekitar kita ada bbanyak pengikut Kristus dan tidak ada yang mau anti Kristus.

Di akhir zaman, kedatangan Dazal sebagai anti Kristus sebelum kedatangan Kristus Yesus yang ke-2 kali, Anti Kristus adalah Pembangkangan terhadap Sorga Allah, banyak nabi-nabi palsu yang mengaku Yesus-Mesias yang berusaha menipu dan memulihkan seluruh manusia di bumi, tapi ia tidak akan mampu. �Anti kristus akan dikenakan oleh kedatangan Kristus Yesus Tuhan yang ke-2 kali. Tapi meski begitu selalulah waspada terhadap segala penyesatan yang akan terjadi, sebab di masa penghakiman keadaan terbalik, seperti orang yang melihat menjadi tak melihat dan orang yang tak melihat/buta menjadi melihat, orang yang tadinya mengira arah lurus dan terang, tapi nyatanya ujung- ujungnya adalah menemui maut kematian, bahkan kemungkinan bisa terjadi pada seseorang atau satu kaum seperti yang dialami Rasul Paulus yang Ia adalah Rasulnya Allah Pemberi Pelayanan kabar baru Injil, malah ia mendapat tuduhan musuhnya Allah, bahkan ia yang berhikmat tuntunan Roh Kudus Allah, ia dituduh sebagai orang bodoh, tapi Rasul Paulus memaklumi semua itu bahwa orang yang bodoh dari Allah adalah yang lebih besar hikmatnya dari manusia yang ada. Ia bukanlah musuh Allah tetapi ia seorang ulu balangnya Sorga Allah.

 

Zarah Pembawa Gaya

Dalam mekanika kerusakan, gaya atau interaksi antara zarah zat terjadi dalam putaran bilangan bulat 0, 1, 2, atau >2. Yang terjadi adalah zarah zat, seperti elektron atau quark memancarkan zarah pembawa gaya (   partikel pembawa gaya). Reaksi pemancaran itu mengubah kecepatan zat zarah. Zarah pembawa gaya lalu bertabrakan dengan zarah zat lain dan terserap zarah zat. Tabrakan mengubah kecepatan kedua zarah seolah ada gaya antara kedua zarah zat. Salah satu ciri penting zarah pembawa gaya adalah tak menuruti azas larangan, artinya tidak ada batas jumlah zarah pembawa gaya yang bisa dipertukarkan, sehingga bisa menghasilkan gaya yang lebih kuat. Tapi jika pembawa zarah gaya punya massa besar, produksi dan jarak jauh pembawa zarah gaya akan sukar. Jadi gaya yang dibawa hanya berjangkauan pendek. Lain lagi, kalau pembawa zarah gaya bermassa sangat kecil (atau tak punya massa) maka gayanya akan punya jangkauan panjang.

Zarah pembawa gaya yang dipertukarkan antar zarah zat disebut zarah maya ( virtual particle).) karena tak seperti zarah nyata. Zarah pembawa gaya tak bisa dideteksi langsung oleh detektor zarah tapi kita tahu zarah pembawa gaya itu ada karena punya efek yang bisa diukur, pembawa zarah gaya menghasilkan gaya antara zarah zat. Dibeberapa keadaan zarah spin 0, 1, 2 atau >2 ada sebagai zarah nyata yang bisa di deteksi langsung. Zarah demikian tampak sebagai gelombang sebagaimana disebut ahli fisika klasik sebagai gelombang cahaya atau gelombang gravitasi. Kadang gelombang bisa dipancarkan ketika zarah-zarah zat saling berinteraksi dengan menukar zarah maya pembawa gaya (Contohnya gaya listrik tolak menolak antara dua elektron disebabkan pertukaran foton maya, yang tak pernah dideteksi langsung, tapi jika satu elektron bergerak melewati elektron lain, foton-foton nyata bisa keluar dan terdeteksi sebagai gelombang cahaya).

Ada 4 kategori gaya (buatan manusia) zarah pembawa gaya menurut kekuatan gaya yang dibawanya dan zarah-zarah yang berinteraksi dengannya. Bahkan baru-baru ini sudah ditemukan gaya ke-5, tapi kita hanya membahas hanya 4 gaya saja Sebagai ahli fisika besar berharap bisa menemukan satu teori terpadu yang akan menjelaskan keempat gaya sebagai aspek-aspek satu-kesatuan gaya. Memang itu tujuan utama fisika sekarang seperti sudah ada upaya-upaya yang berhasil mempersatukan tiga dari empat kategori gaya. Keempat kategori itu adalah:

1.Gaya     gravitasi`

Gaya ini universal, artinya tiap zarah merasakan gaya gravitasi, tergantung massa dan energinya. Graviatsi adalah gaya terlemah diantara empat gaya yang ada, karena lemahnya kita tak bakal merasakan gravitasi (anda merasakan grafitasi saat anda membaca artikel ini?) �kalau bukan karena dua sifat khususnya yaitu:

A.     Gravitasi dapat beraksi pada jarak sangat jauh

B.     Gravitasi selalu bersifat menarik (bukan menolak)

Artinya gaya gravitasi sangat lemah antara zarah-zarah di dalam dua benda yang sangat besar seperti bumi dan matahari. Tiga gaya lain adalah berjangkauan pendek, atau bersifat menarik atau menolak, cenderung saling meniadakan.

Cara memandang medan gravitasi menurut mekanika pelindung, gaya antara dua zat zarah digambarkan sebagai dibawa satu zarah spin 2 bernama graviton. Graviton tak punya massa sendiri, jadi gaya yang dibawanya berjangkauan jauh. Gaya gravitasi antara matahari dan bumi dianggap diakibatkan oleh pertukaran graviton antara zarah-zarah penyusun kedua benda itu. Meski bersifat maya, zarah-zarah yang dipertukarkan jelas menghasilkan efek yang bisa diukur-karena membuat bumi mengorbit matahari. Graviton nyata membuat apa yang bakal disebut ahli fisik sebagai gelombang fotografi yang lemah sekali-dan sukar sekali dideteksi (baru-baru ini mulai dapat dideteksi).

2.     Gaya Elektromagnetik.

Elektromagnetik adalah Interkasi yang terjadi pada zarah-zarah bermuatan listrik seperti elektron dan quark, tapi tidak dengan zarah tak bermuatan listrik seperti graviton. Gaya elektromagnetik jauh lebih kuat daripada gaya gravitasi, gaya elektromagnetik antara dua elektron sekitar 10 ⁴² kali lebih besar daripada gaya gravitasi antara dua elektron. Tapi ada dua macam muatan listrik: positif dan negatif. Benda besar seperti bumi dan matahari mengandung muatan positif dan negatif dengan jumlah yang hampir sama, sehingga gaya tarik dan tolak antara zarah-zarah menghindari saling meniadakan sehingga membuat bumi mengorbit di lintasannya mengelilingi matahari, dan hanya ada sedikit sekali gaya elektromagnetik murni. Tapi pada skala kecil seperti atom dan molekul, gaya elektromagnetik. Tarik menarik elektromagnetik antara elektron (muatan listrik negatif) dengan proton (muatan listrik positif) dalam inti atom menyebabkan elektron mengelilingi inti atom, sebagaimana tarik menarik gravitasi menyebabkan bumi mengelilingi matahari.

����������� Tarikan elektromagnetik digambarkan disebabkan oleh pertukaran sejumlah besar zarah maya tak bermassa dengan spin 1, yang disebut foton (foton yang dipertukarkan adalah zarah maya), Tapi ketika elektron berpindah dari satu orbit yang diperbolehkan ke orbit lain yang lebih dekat inti atom, energi akan dilepas dan satu foton nyata dipancarkan-sehinga bisa dilihat sebagai cahaya yang tampak oleh mata manusia jika panjang gelombangnya tepat, atau oleh detektor foton seperti fotografi film. Bila satu foton nyata bertabrakan dengan atom, foton itu bisa memindahkan satu elektron dari orbit dekat inti ke orbit yang lebih jauh. Tindakan ini menghabiskan energi foton yang terserap.

 

3.     Gaya Nuklir Lemah ( Gaya Nuklir Lemah )

Gaya yang bertanggung jawab atas radioaktif dan berpengaruh ke semua zarah zat spin �, tapi tidak kepada zarah spin 0, 1, 2 atau >2 seperti foton dan graviton. Tahun 1968 ketika Abdus Salam di Imperial College dan Steven Weinberg di Harvard sama-sama mengajukan teori yang mempersatukan interaksi nuklir lemah dengan gaya elektromagnetik, sebagaimana Maxwell mempersatukan listrik dan magnet sekitar seratus tahun sebelumnya. Mereka mengusulkan bahwa selain foton, ada tiga zarah spin 1 lain, dikenal sebagai boson vektor masif ( massive vector bosons ) yang membawa gaya nuklir lemah. Zarah-zarah itu disebut W ⁺ (dibaca W plus), W ^- (dibaca W minus), dan Z ^o         (dibaca Z nol), dan masin-masing punya massa sekitar 100 GeV (GeV adalah singkatan dari giga elektron volt atau satu miliar volt).

Teori Weinberg-salam punya ciri yang dikenal sebagai pembanguan simetri spontan ( pecahnya simetri spontan). Artinya, yang kelihatan seperti sejumlah zarah yang sangat berbeda pada tingkat energi rendah sebenarnya adalah zarah yang sama, dalam keadaan yang berbeda-beda. Pada keadaan energi tinggi, semua zarah berperilaku sama. Ini dapat dimisalkan seperti pada perilaku bola rolet yang diputar di atas roda rolet. Pada keadaan energi tinggi (ketika roda diputar lebih cepat) perilaku bola pada intinya hanya satu yaitu berputar-putar. Tapi selagi roda melambat, energi bola menurun, dan akhirnya bola jatuh ke salah satu di antara 37 slot di roda. Dengan kata lain, pada keadaan energi rendah, ada 37 kemungkinan keadaan akhir bola. Karena alasan ini kita hanya dapat melihat jika bola dalam keadaan energi rendah, kira-kira kita menganggap ada 37 keadaan tipe bola.

Dalam teori Weinberg-Salam, pada energi di atas 100 GeV, tiga zarah baru dan foton bakal berperilaku serupa. Tapi dikeadaan energi lebih rendah yang terjadi di sebagian besar situasi normal, simetri antara zarah bakal pecah, W ⁺ , W ^- , dan Z ^o  bakal mendapat massa besar, sehingga gaya yang dibawa ketiganya punya jangkauan sangat pendek. Akselerator zarah yang dipakai cukup kuat untuk mencapai energi 100 GeV untuk menghasilkan zarah W ⁺ , W ^- , dan Z ^o  nyata.

Pada tahun 1983, tim CERN (Pusat Riset Nuklir Eropa) Carlo Rubbia dan ratusan ahli fisika-nya CERN juga menemukan tiga zarah masif itu dengan massa dan sifat sesuai prediksi Weinberg-Salam.  

 

4.     Gaya Nuklir Kuat ( Angkatan Nuklir Kuat )

Gaya yang mempersatukan quark dalam proton dan neutron, dan mengikat proton-proton dan neutron-neutron dalam inti atom. Dipercaya bahwa gaya nuklir kuat yang dibawa oleh satu lagi zarah spin 1 disebut gluon glueball.  , yang hanya berinteraksi dengan dirinya sendiri dan dengan quark. Gaya nuklir kuat punya sifat menarik disebut pengungkungan ( kurung): gaya tersebut selalu mengikat zarah-zarah menjadi kombinasi yang tak punya warna/variasi quark). Quark tak bisa sendiri karena akan jadi berwarna (merah, hijau atau biru). Satu quark merah harus bergabung dengan satu quark hijau dan satu quark biru dengan �ikatan� gluon (merah + hijau + biru = putih). Satu kuark triplet menjadi satu proton atau neutron. Kemungkinan lainnya adalah pasangan yang terdiri atas satu quark dan satu anti quark membentuk zarah baru yang dikenal sebagi meson (merah + anti merah, atau hijau + anti hijau atau biru + anti biru = putih). Zarah meson tak stabil karena quark dan anti quark bisa saling meniadakan, memproduksi elektron dan zarah-zarah lain. Pengungkungan juga membuat gluon tak bisa berdiri sendiri karena gluon juga punya warna/variasi. Harus ada kumpulan gluon yang semua warnanya kalau dijumlahkan/digabung menjadi putih. Kumpulan itu membentuk zarah tak stabil yang disebut 

����������� Fakta bahwa pengungkungan membuat kita tak bisa mengamati satu quark atau gluon terisolasi, mungkin terkesan membuat gagasan quark dan gluon sebagai zarah jadi metafisikal. Namun ada ciri lain gaya nuklir kuat yang disebut kebebasan asimtotis ( kebebasan asimtotik ), yang membuat konsep quark dan gluon menjadi jelas defenisinya. Pada keadaan energi normal, gaya nuklir kuat memang benar kuat dan mengikat quark dengan erat. Tapi percobaan dengan akselator zarah besar menunjukkan bahwa keadaan energi tinggi, gaya nuklir kuat menjadi jauh lebih lemah, dan quark serta gluon berperilaku hampir seperti zarah bebas.

����������� Keberhasilan pemersatuan gaya elektromagnetik dan gaya nuklir lemah nuklir ini mengarah ke sejumlah upaya memadukan kedua gaya itu dengan gaya nuklir kuat menjadi apa yang disebut teori terpadu agung (grand unified theory , GUT ) (sebenarnya teori yang dihasilkan tidak seberapa agung, juga tidak sepenuhnya terpadu karena tidak mencakup gravitasi). Teorinya juga belum lengkap, karena mengandung sejumlah parameter yang sifatnya tak bisa diprediksi dari teori tapi terpilih cocok dengan percobaan. Upaya ini mungkin satu langkah untuk menuju satu teori terpadu yang lengkap dan mencakup semuanya.

����������� Pendapat dasar GUT adalah sebagai berikut: gaya nuklir kuat akan melemahkan pada keadaan energi tinggi, di pihak lain gaya elektromagnetik dan gaya nuklir lemah yang tak bebas asimtotik menjadi semakin kuat pada keadaan energi tinggi. Pada satu tingkat energi tinggi disebut energi perpaduan agung ( grand unification energy ), ketiga gaya bakal punya kekuatan yang sama dan bisa saja menjadi berbagai aspek satu gaya. GUT juga memprediksi bahwa pada energi tinggi, zarah-zarah zat berputar � seperti quark dan elektron juga akan menjadi sama, sehingga tercapai perpaduan lainnya.

����������� Nilai perpaduan energi agung belum diketahui dengan baik, tetapi kira-kira harus setidaknya sejuta miliar GeV, generasi terbaru akselator zarah dapat menabrakkan zarah zarah pada energi sekitar seratus GeV, dan sedang merencanakan pembuatan mesin yang dapat mencapai beberapa ribu GeV. Tapi mesin yang cukup kuat untuk mempercepat zarah sampai mencapai energi perpaduan agung kiranya harus sebesar tata surya kita. Jadi mustahil yang sedikit dan mustahil diuji langsung di dalam laboratorium. Tapi ada konsekwensi bahwa pada energi rendah teori itu bisa diuji.

Yang menarik di antara konsekwensi-konsekweni itu adalah prediksi bahwa proton yang menyusun sebagian besar massa zat biasa, bisa meluruh secara spontan menjadi zarah lebih ringan seperti anti elektron, alasannya adalah bahwa pada energi perpaduan agung tak ada perbedaan esensial antara quark dan anti elektron. Tiga quark dalam satu proton normalnya tak punya cukup energi untuk berubah menjadi antielektron, tapi sewaktu-waktu satu quark bisa mendapat cukup energi untuk berubah menjadi antielektron, karena kaidah ketidak pastian menyatakan bahwa energi quark dalam proton tak bisa dipastikan. Proton itu kemudian bakal meluruh. Peluang satu quark mendapat energi cukup rendah sehingga mungkin kita harus menunggu setidaknya selama 10 ³⁰ tahun (seperti peluruhan matahari masih sangat lama waktunya). Jadi peluang peluruhan spontan proton tak dapat di uji dengan percobaan, tapi peluang mendeteksi peluruhan bisa dinaikkan dengan mengamati sejumlah besar zat yang berisi banyak sekali proton. (Contohnya jika kita amati proton yang berjumlah 10 ³⁰  buah selama satu tahun, maka menurut GUT paling sederhana, kita akan mengamati lebih dari satu peluruhan.

Sejumlah percobaan seperti itu telah dilakukan, tapi belum ada hasil yang membuktikan secara jelas peluruhan proton atau neutron. Satu percobaan menggunakan 8000 ton udara dan dilakukan di tambang garam Morton di Ohio (untuk menghindari peristiwa akibat sinar kosmik yang bisa tercampur dengan peluruhan proton). Karena belum ada peluruhan proton yang diamati sepanjang percobaan, dapat dihitung bahwa kemungkinan umur proton pasti lebih panjang dari 10 ³¹  tahun. Itu lebih panjang dari umur yang diprediksi teori terpadu agung paling sederhana, tapi ada teori-teori yang lebih rumit yang menyatakan prediksi umur proton yang lebih panjang. Percobaan yang lebih peka dan melibatkan jumlah zat lebih banyak akan diperlukan untuk menguji teori-teori itu.

Melihat peluruhan proton spontan itu sangat sulit, bisa jadi keberadaan kta sendiri adalah konsekwensi proses sebaliknya, produksi proton, atau yang lebih sederhana produksi quark, dari keadaan awal ketika tidak ada lebih banyak quark daripada anti-quark, yang merupakan cara paling alami untuk membayangkan awal alam semesta. Zat dibumi utamanya terbuat dari proton dan neutron yang terbuat dari quark. Tak ada anti-proton atau anti-neutron yang terbuat dari anti-quark, kecuali beberapa yang dibuat ahli fisika dalam akselator zarah besar. Kita punya bukti dari sinar kosmik bahwa itu juga berlaku bagi semua zat di galaksi kita, tak terkecuali anti-proton anti-neutron selain segelintir yang dihasilkan sebagai pasangan zarah / anti-zarah dalam tabrakan berenergi tinggi. Andai ada wilayah besar berisi anti-zat di galaksi kita,

Tak ada bukti langsung yang menunjukkan apakah zat di galaksi-galaksi lain terdiri atas proton dan neutron atau anti-proton dan anti-neutron, tapi harus satu atau yang lainnya tak mungkin mencampur keduanya dalam satu galaksi, karena kalau begitu kita akan melihat banyak radiasi pemusnahan . Oleh karena itu kita percaya semua galaksi terdiri atas quark dan bukan anti-quark, (tampaknya tak masuk akal kalau beberapa galaksi terbuat dari zat dan galaksi lain terbuat dari anti-zat).

Harus ada lebih banyak quark daripada anti-quark, ini suatu keuntungan hidup karena andaikan sama, dikecualikan semua quark dan anti-quark bakal saling memusnahkan pada awal alam semesta dan sisanya adalah alam semesta yang penuh radiasi dan dihilangkan tanpa zat, tak akan ada galaksi, bintang atau planet termasuk bumi tempat manusia bsekembang biak. Sayangnya teori terpadu agung dapat memberikan penjelasan mengapa alam semesta harus berisi lebih banyak quark daripada anti-quark sekarang, walaupun awalnya jumlah quark dan anti-quark adalah sama. Seperti yang telah kita lihat, GUT memperkenankan quark berubah menjadi anti-elektron pada energi tinggi. Proses kebalikannya juga diperbolehkan, anti-quark berubah menjadi elektron, dan anti-elektron elektron berubah menjadi anti-quark dan quark. Seperti pada masa di awal alam semesta yang begitu panas sehingga energi zarah cukup tinggi sehingga perubahan-perubahan itu terjadi. Tapi mengapa akibatnya lebih banyak quark daripada anti-quark? Alasannya adalah hukum fisika tidak sama bagi zarah dan anti zarah.

Pada tahun 1956, Hukum-hukum fisika mengikuti tiga simetri terpisah yang disebut Simetri C, P, dan T.

1.    Simetri C berarti bahwa hukum fisika sama bagi zarah dan anti zarah.

2.    Simetri P berarti bahwa hukum fisika sama bagi tiap situasi dan kebalikannya (kebalikan dari suatu zarah yang berputar searah jarum jam adalah zarah yang berputar berlawanan arah jarum jam).

3.    Simetri T berarti bahwa jika kita balik arah gerak semua zarah dan anti zarah, sistem seharusnya kembali ke keadaan terdahulu, dengan kata lain hukum fisika itu sama dalam arah waktu maju dan mundur.

Tahun 1956, Tsung Dao Lee dan Chen Ning Yang mengusulkan bahwa gaya nuklir lemah sebenarnya tak mengikuti simetri P, dengan kata lain gaya nuklir lemah akan membuat alam semesta berkembang secara berbeda dibandingkan kebalikan alam semesta. Pada tahun yang sama, Chien Shiung Wu      membuktikan prediksi mereka benar. Wu melakukannya dengan menjajarkan inti-inti atom radioaktif dalam medan magnet agar semuanya berputar dengan arah yang sama, dan menunjukkan bahwa elektron lebih banyak terpancar ke satu arah dibandingkan arah lain. Lee dan Yang, juga menemukan bahwa gaya nuklir lemah tak mematuhi simetri C, artinya gaya nuklir lemah akan menyebabkan alam semesta yang terdiri atas anti zarah berperilaku beda dengan alam semesta kita. Namun tampaknya gaya nuklir rendah mematuhi paduan CP simetris, artinya alam semesta akan berkembang dengan cara yang sama dengan kebalikannya juga jika setiap zarah dilapisi dengan anti zarahnya.

Pada tahun 1964, JWCronin dan Val Fitch menemukan bahwa CP simetris pun tak dipatuhi dalam peluruhan zarah tertentu yang disebut Meson.    

Ada teorema matematika yang menyatakan bahwa teori apapun yang mematuhi mekanika memodifikasi dan relativitas harus selalu mematuhi paduan simetri CPT. Dengan kata lain alam semesta harus berperilaku sama jika zarah diganti anti zarah, kemudian dibalik dan arah waktu dibalik. Cronin dan Fitch menunjukkan bahwa jika zarah mengganti anti zarah dan alam semesta di balik, tetapi arah waktu tidak dibalik, maka alam semesta tidak berperilaku sama dengan sebelumnya. Oleh karena itu hukum-hukum fisika harus berubah jika arah waktu berubah, tidak mengikuti simetri T.

Awal alam semesta jelas tak mengikuti simetri T selagi waktu terus maju, alam semesta mengembang. Jika gerak waktu berbalik arah, alam semesta menyusut. Dan karena ada gaya-gaya yang tidak mematuhi simetri T, maka akibatnya selagi alam semesta mengembang, gaya-gaya itu dapat menyebabkan lebih banyak anti elektron berubah jadi quark dari pada elektron berubah menjadi anti quark. Lalu selagi alam semsta mengembang dan mendingin, anti quark bakal saling memusnahkan dengan quark. Tapi karena bakal lebih banyak quark daripada anti quark, sedikit kelebihan quark masih tersisa. Sisa itulah yang menjadi materi yang kita lihat sekarang ini. Jadi keberadaan kita sendiri bisa dianggap sebagai pembuktian teori terpadu agung, walau hanya secara kualitatif, karena banyak sekali ketidak pastian, kita tak bisa prediksi jumlah quark yang akan tersisa setelah pemusnahan, atau apakah yang tersisa itu quark atau anti quark. (Tapi andai yang kelebihan jumlahnya adalah anti quark, kita akan menamai anti quark sebagai quark, dan quark menjadi anti quark).

Teori terpadu agung belum mencakup gaya gravitasi. Itu kurang penting karena gravitasi adalah gaya yang sangat lemah sehingga efeknya bisa diabaikan, kalau kita berurusan dengan zarah dasar atau atom. Tapi� kenyataannya bahwa gravitasi punya jangkauan jauh dan selalu bersifat menarik (tidak menolak) berarti semua efeknya bisa digabung. Jadi untuk sejumlah zat yang cukup besar, gaya gravitasi bisa mengalahkan semua gaya lain, itulah mengapa gravitasi juga bisa menentukan evolusi alam semesta. Bahkan pada benda sebesar bintang pun, gaya tarik gravitasi bisa mengalahkan semua gaya lain dan menyebabkan bintang runtuh. Runtuhnya bintang dan kuatnya medan gravitasi ini akan dapat menghasilkan lubang hitam di alam semesta.

 

����������� Demikian, semoga bermanfaat.