Ukuran Proton Semakin Mengecil

Tinuku
(KeSimpulan) Perubahan kecil dalam radius yang memiliki implikasi besar. Proton berukuran 0,00000000000003 milimeter yang tampaknya lebih kecil dari pengukuran peneliti sebelumnya, demikian laporan yang dipublikasikan pada edisi kemarin di Nature. Perbedaan sangat kecil yang mungkin menantang anggapan bahkan fisikawan sekalipun.

Tetapi hasil pengukuran baru menunjukkan adanya celah dalam teori-teori mekanika kuantum yang sudah ada. "Ini perbedaan yang sangat serius. Ada suatu ruang yang sungguh salah," kata Ingo Sick, fisikawan dari University of Basel di Swiss yang mencoba mendamaikan temuan dengan empat dekade pengukuran sebelumnya.

Proton adalah salah satu partikel yang paling umum di jagad raya. Bersama dengan mitranya yang netral yaitu neutron secara bersama membentuk nukleus pada setiap atom di alam semesta. Tetapi meskipun tampilan setiap harinya, proton tetap sesuatu yang misterius bagi fisikawan nuklir, kata Randolf Pohl, peneliti di Max Planck Institute of Quantum Optics Garching, Jerman. "Kami tidak banyak memahami struktur internal," kata Pohl.

Dari kejauhan, proton tampak seperti titik kecil bermuatan positif, tetapi pada pemeriksaan lebih dekat, partikel menjadi lebih kompleks. Setiap proton terbuat dari partikel dasar lebih kecil yang disebut quark, artinya memiliki cost yang kira-kira tersebar di seluruh daerah bola.

Fisikawan dapat mengukur proton dengan mengamati sebagai sebuah elektron yang berinteraksi pada proton tunggal. Sebuah elektron mengorbit proton tunggal memiliki karakteristik tertentu, tingkat energi diskrit yang dijelaskan oleh hukum mekanika kuantum. Beberapa dari tingkat energi juga bergantung pada ukuran proton dan sejak tahun 1960-an fisikawan telah membuat ratusan pengukuran proton dengan akurasi mengejutkan.

Perkiraan paling baru yang dilakukan Sick menggunakan data sebelumnya yaitu masukkan jari-jari proton sekitar 0,8768 femtometres (1 femtometre = 10-15 meter).

Pohl dan timnya datang membawa ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan sepupu elektron yang dikenal sebagai muon. Muon sekitar 200 kali lebih berat daripada elektron, membuat mereka lebih sensitif terhadap ukuran proton. Untuk mengukur jari-jari proton menggunakan muon tersebut, Pohl dan rekan-rekannya melucuti muon dari sebuah akselerator partikel dalam hidrogen.

Inti hidrogen masing-masing terdiri dari sebuah proton tunggal yang dikelilingi oleh elektron. Kadang-kadang sebuah muon menggantikan elektron dan mengorbit di sekitar proton. Dengan menggunakan laser, tim peneliti mengukur tingkat relevanansi muonic energy dengan akurasi sangat tinggi dan mengidentifikasi proton sekitar 4% lebih kecil dari yang diduga sebelumnya.

Hal ini mungkin kedengarannya tidak banyak, tetapi perbedaannya begitu jauh dari pengukuran sebelumnya, artinya peneliti benar-benar melompat dua kali dalam eksperimen pada tahun 2003 dan 2007. "Awalnya kami berpikir sistem laser tidak berfungsi sebagaimana mestinya," kata Pohl. Pada tahun 2009, mereka juga berusaha untuk melihat jari-jari proton dan melihat sinyal secara jelas.

"Ada apa? Saya tidak tahu," kata Sick yang percaya dengan hasil ukuran baru, tetapi tidak ada cara yang jelas secara kompatibel dengan pengukuran pada tahun sebelumnya.

"Ada yang hilang terlewatkan," kata Carl Carlson, fisikawan teoritis dari College of William & Mary di Williamsburg, Virginia yang juga setuju dengan hasil pengukuran baru ini.

Kemungkinan bahwa partikel sebelumnya tidak terdeteksi yang mengubah interaksi muon dan proton. Partikel tersebut bisa menjadi 'superpartners' partikel yang ada, seperti yang diramalkan dalam teori supersimetri yang berusaha untuk menyatukan semua kekuatan dasar fisika kecuali gravitasi.

Tetapi, Carlson mengatakan, "hal pertama adalah melakukan perhitungan yang ada dengan sisir gerigi yang baik". Bisa jadi kesalahan dibuat atau pendekatan yang digunakan dalam perhitungan kuantum tidak cukup baik. "Sekarang, saya akan menaruh uang untuk bertaruh dalam beberapa koreksi ke depan. Termasuk dalam penelitian saya yang akan muncul pada bulan depan," kata Carlson.
  1. Pohl, R. et al. Nature 466, 213-217 (2010)
  2. Brumfiel, G. Nature. doi:10.1038/news.2010.337 (2010)
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment