Penemuan Partikel Pentaquark

PARTIKEL BARU terdiri dari buah (tepatnya empat quark dan anti-quark) ditemukan setelah
eksistensinya berhasil dikonfirmasi oleh lima eksperimen terpisah seluruh dunia. Adalah
kelompok fisikawan bekerja laboratorium SPRING-8 Osaka, Jepang, yang pertama
mengamati partikel bermassa 1,54 giga elektronvolt (sekitar setengah kali masa proton) ini.
Temuan mereka dipublikasikan Physical Review Litters, salah satu jurnal fisika ternama di
Amerika Serikat, bulan lalu.
TIDAK BEGITU dan berhasil dikonfirmasi oleh eksperimen laboratorium yang ini. di lama,
tersebut DIANA Rusia CLAS Jefferson Lab, Virginia, USA. Terakhir, penelitian HERMES
DESY Hamburg, kolaborasi SAPHIR Bonn, Jerman, melaporkan hal sama. Bulan lalu BBC
online serta harian USA Today juga memuat berita mengejutkan.
Saking barunya, nama partikel yang bermuatan sama dengan positron ini pun masih belum
disepakati.Sebagian fisikawanmasih menyebutnyasebagaipartikel Z>jmp-3012m<>kern
199m<+>jmp0m<>kern 200m<. Akhir-akhir ini kebanyakan menyatakannya sebagai
>kern199m<>f 9100f 3001<>jmp -3012m<+>jmp0m<>kern 200m< atau partikel eksotik
pentaquark (lima quark).
Meski tidak dilarang oleh Model Standar yang secara resmi dianut oleh semua fisikawan,
keberadaan partikel pentaquark selama ini sulit dideteksi. Akan tetapi, kemajuan pesat di
dunia akselerator serta semakin canggihnya detektor partikel saat kini mengakhiri perburuan
partikel yang telah diramalkan sejak sekitar 30 tahun lalu.
Penemuan ini tentu saja memiliki konsekuensi serius pada pandangan umat manusia
terhadap alam semesta karena selama ini quark yang merupakan bahan dasar penyusun jagat
raya diketahui hanya dapat membentuk partikel sub-atomik dalam kombinasi dua atau tiga
quark saja.
Apakah quark itu?
Semua quark diramalkan oleh Murray Gell-Mann dan George Zweig sebagai partikel
fundamental pada tahun 1964. Nama quark dipilih oleh Gell-Mann. Nama ini muncul dalam
novel karya James Joyce berjudul Finnegan’s Wake pada satu kalimat: “three quarks for
Muster Mark”.
Ide ini sangat revolusioner karena memperkenalkan subpartikel baru yang bermuatan +2/3
dan -1/3 muatan proton. Namun, pada mulanya ia hanya dianggap sebagai partikel fiksi
matematik karena quark tidak pernah berada dalam keadaan bebas.
Quark hanya dapat hidup di dalam partikel-partikel subatomik seperti proton, netron, atau
pion. Gaya kuat yang mengikat quark di dalam partikel tersebut akan bertambah besar jika
hendak dikeluarkan. Meski demikian, hasil-hasil eksperimen selama hampir 40 tahun
terakhir telah memperlihatkan bahwa keberadaan quark bukan lagi hal mustahil.
Hingga saat ini telah dikenal enam jenis quark yang diberi nama up, down, strange, charm,
bottom, dan top (u, d, s, c, b dan t). Bersama-sama dengan lepton dan partikel interaksi
(gauge-boson), keenam jenis quark tersebut menyusun jagat raya yang kita tempati ini,
termasuk diri kita sendiri.
Dua quark yang paling ringan adalah quark up dan down. Keduanya merupakan konstituen
proton dan netron yang membangun mayoritas isi jagat raya.
Quark jenis ketiga disebut quark strange (aneh) karena quark ini selalu terdapat pada
partikel-partikel yang memiliki bilangan keanehan seperti kaon dan hyperon.
Pada tahun 1974 di pusat akselerator linier Stanford (SLAC) ditemukan quark charm di dalam
suatu partikel baru yang disebut >kern199m<>f 9100kern 200m<>f 3001< (psi). Secara
simultan di laboratorium nasional Brookhaven, quark jenis ini ditemukan dalam partikel yang
mereka sebut sebagai J. Partikel yang kini dikenal sebagai partikel J ini adalah kombinasi dari
quark charmdan anti-charm(cc>kern 199m<>kern200m<).
Quark jenis kelima adalah beauty atau bottom yang pertama kali teridentifikasi di
laboratorium nasional Fermi (Fermilab) pada tahun 1977. Di tempat yang sama pada tahun
1995 ditemukan quark jenis terakhir yang diberi nama top atau truth. Jenis ini merupakan
quark yang paling masif, beratnya sekitar 190 kali berat sebuah proton.
Partikel eksotik pentaquark disusun oleh dua quark up, dua quark down, serta satu quark
anti-strange. Kombinasi uudds ini menghasilkan muatan yang sama dengan muatan proton,
namun memiliki bilangan keanehan satu, serta identik dengan sistempartikel kaonpositif
dannetron (K)
Penemuan partikel pentaquark
Di laboratorium SPRING-8 partikel pentaquark diamati melalui rangkaian percobaan sebagai
berikut. Seberkas sinar laser dihamburkan pada berkas elektron yang memiliki energi 8 giga
elektronvolt yang bersirkulasi dalam sebuah sinkrotron.
Hamburan ini menghasilkan foton dengan energi cukup tinggi yang selanjutnya ditumbukkan
pada sebuah target berisi karbon. Hasil dari tumbukan ini adalah kaon bermuatan negatif,
proton, partikel, pentaquark yang dalam waktu cukup singkat (antara 10-20 detik) akan
meluruh menjadi sebuah kaon bermuatan positif dan sebuah netron, serta sisa-sisa tumbukan
lainnya. Semua partikel yang dihasilkan ditangkap oleh detektor seperti diperlihatkan pada
Gambar 1.
Keberadaan partikel pentaquark ditunjukkan oleh suatu peak (puncak) pada distribusi
spektrum massa yang hilang di dalam proses. Fenomena ini sering dijumpai pada kasus
penelitian partikel resonansi baryon, namun lebar dari peak pada kasus pentaquark jauh lebih
kecil dibandingkan dengan partikel resonansi.
Pada kasus pentaquark, lebar peak hanya sekitar 20 mega elektronvolt, sedangkan untuk
resonansi baryon dapat mencapai 500 mega elektronvolt. Konsekuensinya, partikel
pentaquark dapathidup lebihlama (10-20detik)dibandingkan denganpartikel resonansibaryon
(sekitar10 detik).
Di laboratorium Jefferson, Virginia, para eksperimentator menggunakan foton hasil proses
bremstrahlung dari berkas elektron berenergi kinetik tinggi. Foton tersebut ditembakkan
pada target yang berupa deuteron. Hasil tumbukan ini adalah sebuah proton, kaon
bermuatan negatif, serta partikel pentaquark.
Seperti pada kasus sebelumnya, partikel pentaquark akan segera meluruh dan dideteksi oleh
detektor CLAS. Proses ini dilukiskan pada Gambar 2 yang jelas lebih sederhana dibandingkan
dengan proses sebelumnya. Dalam kasus ini keberadaan partikel pentaquark ditunjukkan
oleh suatu peak pada distribusimassa invariansistem partikel K.
Saat ini, topik penelitian partikel pentaquark merupakan topik yang sangat
“panas”. Puluhan paper hasil penelitian teoretis segera muncul dalam waktu
singkat setelah eksperimen pertama dikonfirmasi. Beberapa eksperimen
untuk memproduksi partikel ini juga telah diusulkan, yaitu melalui tumbukan
antara kaon dan nukleon, foton dengan proton, dan lain-lain.

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: