Sifat-Sifat Partikel Elementer

Fisika Inti dan Partikel

Sifat-Sifat Partikel Elementer

Partikel elementer merupakan partikel dasar pembentuk zat di alam semesta. Partikel materi merupakan bagian dari partikel elementer yang berinteraksi, seperti kuark yang dapat melakukan interaksi kuat dan interaksi lemah serta lepton yang dapat berinteraksi lemah. Kuark dan lepton terdiri dari dua kelompok, yaitu atas dan bawah, di mana terdapat tiga jenis di masing-masing kelompoknya. Terdapat pula partikel pembawa interaksi yang terdiri dari empat jenis. Masing-masing jenis dari partikel elemnter ini memiliki sifat yang berbeda-beda dan memiliki antipartikel (ditulis dengan tanda “bar” di atas simbol partikel) yang bermuatan berlawanan dengan partikelnya.

            Partikel materi memiliki spin 1/2 sehingga dikatgorikan sebagai fermion. Sedangkan partikel pembawa interaksi memiliki spin 1 sehingga dikategorikan sebagai boson. Kuark atas yang terdiri dari kuark up (naik), charm (pesona), dan top (atas), memiliki muatan listrik sebesar +1/2. Muatan pada kuark bawah yang terdiri dari kuark down (turun), strange (asing), dan bottom (bawah), bernilai -1/2. Berbeda dengan muatan kuark, lepton atas (neutino) bermuatan 0 dan lepton bawah (elekton, muon, dan tauon) bermuatan -1e. Partikel pembawa interaksi yaitu gluon, proton, dan Z boson bermuatan 0, sedangkan W boson bermuatan ±1e. Massa masing-masing partikel dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 1. Massa partikel elementer

Kelompok	Nama	Lambang	Massa
Kuark atas	Up	u	2,300 MeV/c2
	Charm	c	1,275 GeV/c2
	Top	t	173,070 GeV/c2
Kuark bawah	Down	d	4,800 MeV/c2
	Strange	s	95,000 MeV/c2
	Bottom	b	4,180 GeV/c2
Lepton atas	Neutrino electron	νe	< 2,200    eV/c2
	Neutrino muon	νµ	< 0,170 MeV/c2
	Neutrino tauon	ντ	< 15,500 MeV/c2
Lepton bawah	Elekton	e	0,511 MeV/c2
	Muon	µ	105,700 MeV/c2
	Tauon	τ	1,777 GeV/c2
Pembawa interaksi elektromagnetik	Foton	γ	0
Pembawa interaksi kuat	Gluon	g	0
Pembawa interaksi lemah	W± boson	W±	80,400 GeV/c2
	Z boson	Z	91,200 GeV/c2

Dari Tabel 1. tersebut, terlihat bahwa semakin ke bawah (baris tabel) tiap kelompoknya, semakin besar massa partikel-partikel elementer ini. Bahkan perbedaan massanya sangat jauh, dari Mega (10⁶) menjadi Giga (10⁹).

            Suatu jenis kuark dapat menjadi jenis kuark lainnya dengan interaksi lemah. Kuark jenis atas dapat berubah menjadi kuark jenis bawah dengan memancarkan atau menyerap Boson melalui mekanisme peluruhan Beta yang beradioaktif. Contohya dalah neutrino (kuark: udd) meluruh menjadi proton (kuark: uud), elektron, dan antineutrino elektron.

n à p + e^- + ve(bar)

Terdapat pula partikel bernama “pion” (simbol π) yang terdiri atas kuark, antikuark, dan meson. Pion terbagi menjadi π⁰ (uu(bar) atau dd(bar)), π⁺ (ud(bar)), dan π^- (du(bar)). Pion yang bermuatan dapat meluruh karena interaksi lemah. Pion yang meluruh dominan menjadi muon dan neutrino. Partikel pembawa interaksinya yaitu W boson.

π-

π+

Pion juga dapat meluruh menjadi elektron dan neutrinonya.

π⁺ à e⁺ + ν_e

 π^- à e^- +

 Kamila Munna

Referensi:

Griffith, David J. (1987). Introduction to Elementary Particel, edisi 2. Jerman: Whiley, John & Sons, Inc.

Rusydi, Febryan. (2005). Model Baku, Klasifikasi Partikel Elementer [Daring]. Dapat diakses di http://fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1172921662&52. Diakses pada 29 Agustus 2019.

Yusuf, Muhammad. (2014). Studi Neutrino dan Partikel Alam Semesta. Gorontalo: Universitas Negeri Gorontalo.