Sains-Inreligion

بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيمِ

Keberadaan Partikel Baru Pentaquark Diragukan

Posted by agorsiloku pada Agustus 1, 2006

Agung Waluyo (Center for Nuclear Studies, the George Washington University)
Sumber : Kompas (31 Mei 2005)
SEPERTINYA para fisikawan partikel seluruh dunia yang terlibat dalam perburuan partikel eksotik pentaquark sementara ini harus puas dengan tangan hampa. Seperti diberitakan pada harian ini dua tahun lalu (Kompas, 20 September 2003), kerja sama penelitian fisika partikel elementer SPRING-8, Osaka, Jepang, mengumumkan bahwa mereka telah menemukan partikel jenis baru ini pada musim semi tahun 2003.
Pengumuman ini kemudian disambut dengan antusias oleh para fisikawan di seluruh dunia. Pada tahun yang sama temuan ini kemudian dikonfirmasikan oleh lima eksperimen yang dilakukan di laboratorium fisika partikel dunia. Tiga di antaranya adalah Fasilitas Pemercepat Partikel Nasional Thomas Jefferson (TJNAF) di Virginia, AS; Institut Pusat Sains Negara (ITEP) di Moskwa, Rusia; dan ELSA, Bonn, Jerman.
Meski demikian, pihak TJNAF mengeluarkan sebuah press-release dengan judul “Is It or Isn’t It ? Pentaquark Debate Heats Up” bertanggal 16 April 2005. Dalam press-release ini mereka mengumumkan hasil analisa awal data eksperimen yang dilakukan untuk mengonfirmasi ulang temuan pentaquark ini. Intinya, partikel eksotik pentaquark diragukan keberadaannya. Hasil temuan baru ini juga dipresentasikan di dalam pertemuan tahunan asosiasi fisika Amerika di Tampa, Florida, 16-19 April lalu.
Pentaquark dan standar model
Saat ini para fisikawan percaya bahwa hukum dasar yang dipercayai mengatur gaya kuat dikemas dalam sebuah teori yang dikenal dengan nama Quantum Chromodynamics atau singkatnya QCD. Gaya kuat adalah salah satu dari empat gaya yang mengatur alam semesta ini. Tiga gaya lainnya adalah gaya gravitasi, elektromagnetik, dan inti lemah.
Dalam skenario teori ini, para fisikawan percaya bahwa partikel dasar yang merupakan penyusun materi adalah quark. Misalkan proton dan netron sebagai partikel penyusun inti atom tersusun dari quark. Di alam semesta ini terdapat enam jenis quark yang berbeda berdasarkan propertinya, seperti massa, spin, dan bilangan kuantum lainnya.
Secara teori, fisikawan genius bernama Gell-Man memprediksikan adanya enam quark. Masing-masing memiliki nama yang menarik, up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t), dan bottom (b). Keberadaan setiap quark ini diikuti oleh keberadaan antipartikelnya masing-masing (anti-quark). Secara eksperimen, masing-masing quark ini telah dibuktikan keberadaannya.
Di dalam model standar partikel yang diterima oleh para fisikawan, trio quark akan menghasilkan partikel-partikel yang dikelompokkan dengan nama baryon. Misalkan proton tersusun oleh trio up-up-down (uud), sementara neutron tersusun oleh trio up-down-down (udd). Jenis partikel kedua tersusun oleh duet quark dan anti-quark yang menghasilkan kelompok meson. Misalkan partikel pion tersusun oleh pasangan up dan anti-down (u d-bar), sementara partikel kaon tersusun dari anti-up dan strange (u-bar s).
Seperti bisa diduga dari namanya, partikel eksotik pentaquark tersusun oleh lima quark (penta = lima). Misalkan partikel yang diklaim ditemukan oleh kolaborasi SAPHIR diberi nama Θ+. Partikel ini memiliki massa sekitar 1540 MeV (eV adalah satuan energi yang besarnya sama dengan 1,6 10-19 Joule). Kesimpulan ini dibuat setelah mereka menganalisa data-data yang diambil pada tahun 1997/1998. Setelah semua properti yang diprediksikan secara teori dikonfirmasikan oleh eksperimen, partikel Θ+ ini disimpulkan tersusun dari dua quark up, dua quark down, dan satu quark anti-strange (uudd s-bar).

Ladang perburuan pentaquark
Untuk merekonstruksi sebuah eksperimen yang melibatkan partikel elementer, hukum-hukum kekekalan harus diperhitungkan. Hukum-hukum ini termasuk hukum kekekalan energi, massa, dan bilangan kuantum seperti spin, iso-spin, strangeness, dan lain-lain. Setelah memuaskan semua hukum kekekalan dan aspek-aspek eksperimen lainnya, barulah sebuah eksperimen bisa diusulkan untuk dijalankan mengingat mahalnya harga sebuah eksperimen.
Dari pertimbangan di atas, reaksi yang bisa dijadikan “ladang perburuan” pentaquark melibatkan foton dan inti atom hydrogen. Eksperimen ini dilakukan dengan cara menabrakkan berkas foton (cahaya) ke inti-atom hydrogen (yang terdiri dari proton dan neutron). Dalam reaksi ini, proton dan netron dalam inti hidrogen ini akan tereksitasi kemudian meluruh dan menghasilkan pentaquark, proton, dan Kaon-negatif. Secara teori pentaquark ini akan memiliki lebar peluruhan berkisar 40 MeV yang mengakibatkan peluruhan partikel tersebut. Karena itu, pentaquark akan meluruh menjadi neutron dan Kaon-positif. Keempat partikel inilah yang nantinya akan dideteksi oleh detektor partikel.
Untuk mengulangi percobaan yang dilakukan oleh SAPHIR, kolaborasi CLAS menjalankan eksperimen dengan menggunakan berkas photon energi tinggi dan inti atom hidrogen cair. Dengan superioritas fasilitas TJNAF dari fasilitas-fasilitas lain di dunia, eksperimen ini bisa dilakukan dengan kekuatan statistik 50 kali lebih besar dari eksperimen yang dilakukan oleh kolaborasi SAPHIR. Supaya menghasilkan hasil analisa yang akurat, mereka membentuk tiga gugus tugas yang menganalisis data secara independen. Hasil awal menunjukkan adanya sinyal keberadaan pentaquark, namun analisis lebih lanjut menunjukkan tidak adanya bukti kuat keberadaan pentaquark. Curtis Meyer, fisikawan partikel dari Universitas Carnegie Mellon di Pittsburg yang mempresentasikan perbandingan data pentaquark dari berbagai laboratorium, mengatakan bahwa “data-data untuk keberadaan partikel-partikel pentaquark tidak terlihat meyakinkan”.
Pengumuman hasil analisa data CLAS ini tentunya memicu perdebatan sengit baik di antara para fisikawan partikel eksperimen maupun teori. Untuk memastikan temuan ini, kolaborasi CLAS masih terus menganalisa ulang data-data yang mereka miliki. Sementara itu mereka juga telah menjadwalkan eksperimen yang sama untuk dilakukan tahun depan dengan energi yang lebih tinggi.
Jika keberadaan pentaquark berhasil dipastikan oleh data eksperimen TJNAF tahun 2006 mendatang, pekerjaan berikutnya justru beralih kepada para fisikawan teori. Karena hasil eksperimen ini memerlukan analisa dan interpretasi teori. Lebih lagi struktur partikel yang tadinya dipercaya hanya berupa trio dan duet quark selanjutnya akan bertambah dengan adanya pentaquark dalam keluarga partikel ini. Bagaimana kelanjutannya? Kita tunggu hasil analisa data CLAS tahun depan.

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: