MAKALAH
RADIOAKTIVITAS
PARTIKEL ELEMENTER
Disusun Oleh :
Kelompok 7/ Pendidikan IPA B 2013
1. Deassy Laily Paramita
(13030654043)2. Citra Sri Rahayu (13030654065)
3. Faroh Novianti M.
(13030654067)
4. Dwi Rahmawaty
(13030654073)
S1 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2015
DAFTAR ISI
HALAMAN DEPANiDAFTAR ISIiiBAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang1B. Rumusan Masalah1C. Tujuan1D. Manfaat
BAB II PEMBAHASAN
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
BAB II
PEMBAHASANA. Pengertian Partikel ElementerPartikel elementer
merupakan partikel yang strukturnya tidak diketahui, sehingga tidak
diketahui apakah partikel itu tersusun dari partikel tunggal atau
gabungan partikel lain (partikel komposit). Tetapi pada
kenyataanya, partikel-partikel elementer merupakan unsur pokok yang
membangun materi.B. Klasifikasi Partikel ElementerPartikel
elementer dapat klasifikasikan berdasarkan nilai spinnya atau
berdasarkan interaksi yang mempengaruhi. Berdasarkan perbedaan
nilai spinnya partikel elementer dapat dibedakan menjadi partikel
fermion (spin pecahan) dan partikel boson (spin bulat). Pada
umumnya materi tersusun atas fermion dan boson. Lepton dan quark
termasuk dalam keluarga fermion sedangkan pada keluarga boson
terdapat partikel gauge bosons serta higgs bosons. Sedangkan
berdasarkan interaksi yang mempengaruhi, partikel elementer dapat
dibedakan menjadi partikel hadron, yang dipengaruhi interaksi kuat,
interaksi lemah dan interaksi elektromagnetik, sedangkan partikel
lepton dipengaruhi oleh interaksi lemah dan interaksi
elektromagnetik.1. Partikel Fundamental Fermions (Materi-
Antimateri)Suatu partikel dikatakan sebagai fermion identitas jika
memiliki spin setengah bilangan bulat dan fungsi-fungsi gelombang
dari kedua gelombang berubah ketika saling bertukaran. Yang
termasuk ke dalam keluarga fermion yaitu quark, lepton, dan
baryon.
a) LeptonLepton merupakan partikel elementer yang paling
sederhana yang tidak terdapat petunjuk adanya struktur internal,
bahkan tidak ditemukannya ukuran dalam ruang. Partikel ini hampir
mendekati partikel-titik. Yang termasuk ke dalam keluarga lepton
yaitu elektron dan neutrino.
Elektron adalah partikel elementer yang pertama, yang teorinya
diusulkan oleh Dirac. Teori tersebut menyebutkan bahwa
didapatkannya persamaan gelombang untuk partikel bermuatan dalam
medan elektromagnetik dengan memasukkan efek relativitas khusus.
Ketika massa dan muatan elektron hasil pengamatan dimasukkan dalam
solusi yang sesuri dengan persamaan tersebut, momentum sudut
elektron didapatkan 1/2h spinnya 1/2 dan momen magnetiknya
didapatkan eh/2m, atau magneton Bohr. Namun, ramalan Dirac tidak
sesuai dengan eksperimen. Dalam eksperimennya, Dirac menemukan
elektron positif yang biasanya disebut dengan positron. Positron
tersebut sering disebut dengan anti-partikel dari elektron, karena
positron dapat bergabung dan musnah bersama elektron. Anti-partikel
dari suatu partikel mempunyai massa, spin dan umur yang sama,
tetapi muatannya (jika ada) berlawanan dan penjajaran atai
anti-penjajaran antara spinnya dan momen magnetiknya selalu
berlawanan dengan partikelnya.Begitu juga neutrino, neutrino
memiliki anti-neutrino. Keduanya memiliki perbedaan khusus, yaitu
terletak pada arah geraknya. Neutrino memiliki arah gerak yang
berlawanan dengan arah gerak jarum jam, sedangkan antineutrino
memiliki arah gerak yang searah dengan arag gerak jarum jam. Dua
anggota lain dari keluarga lepton adalah muon. Muon merupakan hasil
peluruhan pion. Selain meluruh menjadi mion, pion juga meluruh
menjadi neutrino. Namun, neutrino ini berasal dari peluruhan beta.
Tabel 1. Data Partikel Keluarga Lepton
b) Quark
Quark merupakan bagian terkecil dari hadron yang mempunyai
pecahan muatan dan sifat yang disebut dengan warna yang menyebabkan
interaksi kuat. Hadron sendiri merupakan partikel berinteraksi
kuat. Quark pada hakikatnya merupakan partikel-titik yang tidak
memiliki struktur internal, tetapi berlainan dengan lepton dan
bahkan berlainan dengan partikel lain dalam alam diduga memiliki
muatan listrik pecahan.
Terdapat beberapa jenis quark, dan dipercaya terdapat paling
sedikit enam flavor, yang disebut up, down, stange, charmed,
bottom, dan top. Setiap flavor terdiri dari tiga warna, yakni
merah, hijau dan biru. Perlu ditekankan bahwa istilah-istilah
seperti flavor dan khususnya warna hanya merupakan label atau
pengenal saja. Quark jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya
tampak sehingga tidak akan memiliki warna dalam keadaan yang
sebenarnya. Proton dan netron terdiri dari tiga quark dengan warna
yang berbeda. Proton tersusun atas dua quark up dan satu quark
down, sedangkan netron tersusun dari dua quark down dan satu quark
up. Tiga quark semula diberi label u untuk up, d untuk down, dan s
untuk strange. Partikel dan antipartikelnya diberi muatan sebagai
berikut:
Muatan partikel Muatan anti partikel
u : +2/3e u: - 2/3 e
d : - 1/3 e d : +1/3 e s : - 1/3 e s : +1/3 e Tabel 2. Data
Partikel Keluarga Quark
Sifat Tiga Generasi Quark dan Lepton
Masing-masing quark memiliki bilangan barion B 1/3 dan
masing-masing antiquark memiliki bilangan barion B= -1/3. Sebuah
barion terdiri dari 3 Quark, sehingga memiliki B= +1, dan
antibarion terdiri dari 3 antiquark, sehingga B= -1; meson terdiri
dari satu quark dan satu anti-quark, sehingga B= 0. Quark semuanya
memiliki paritas genap dan spin 1/2.
GenerasiQuarkSimbolMuatan, eKeanehanPesona
1Ke atasu(+ )00
Ke bawahd(- )00
2Pesonac(+ )01
Keanehans(- )-10
3Puncakt(+ )00
dasarb(- )00
GenerasiLeptonSimbolMuatan, e
1Elektrone--1
e-Neutrinove0
2Muon--1
-Neutrinov 0
3Tau --1
-NeutrinoV0
c) Baryon Baryon adalahfermion hadron, yaitu fermion yang
mengambil peran dalam interaksi nuklir kuat, dan luruh menjadi
nukleon dengan radiasi emisi meson. Sehingga semua baryon harus
memiliki masa lebih besar daripada atau samadengan masa proton.
Mencakup hyperon dan nukleon. Hyperon mencakup omegon, xion,
sigmon, dan lamdon. Sedangkan nukleon mencakup neutron dan proton.
Masing-masng dengan anti-partikel. Baryon memiliki idetitas, nomor
baryon [B], satu untuk baryon [B = 1] dan minus atau untuk
anti-baryon [B = 1]. Sehingga untuk semua partikel non-baryon
adalah nol [B = 0]. Total nomor baryon memenuhi konservasi dalam
interaksi nuklir kuat. Baryon terdiri dari 3 kuark, masing-maisng
dengan nomor bariyon 1/3 [B = 1/3], dan anti-baryon terdiri dari 3
anti-kuark, masing-masing dengan nomor bariyon 1/3 [B = 1/3].
Tabel 3. Data beberapa partikel komposit
2. Partikel Fundamental BosonSuatu partikel dikatakan boson jika
memiliki spin bilangan bulat dan fungsi-fungsi gelombang dari kedua
partikel tidak berubah ketika saling bertukaran. Meson dan Gauge
boson adalah termasuk keluarga boson. a) Meson
Meson didefinisikan sebagai partikel yang dipengaruhi interaksi
kuat dan mempunyai nilai bilangan barion 0, meson termasuk keluarga
boson yang mempunyai spin bulat. Meson merupakanboson hadron, yaitu
boson yang mengambil peran dalam interaksi nuklir kuat. Mencakup
meson H dan meson L. Meson H mencakup eton, chion, dan kaon. Meson
L mencakup pion. Meson terdiri dari pasangan kuark dan anti-kuark.
Karena meson terdiri dari kuark sebagai subpartikel, mereka juga
dapat mengambil peran dan interaksi nuklir lemah. Sedangkan meson
bermuatan dengan sendirinya terlibat dalam interaksi
elektromagnetik. Meson disubklasifikasikan berdasarkan pada kuark
penyusunya, momentum angular total, paritas, paritas C, dan paritas
G. Meson tak dihasilkan dalam keluruhan radioativitas, tapi secara
alami dalam interaksi energi tinggi antar partikel berkomposisi
kuark di radiasi kosmik. b) Gauge BosonTeori fisika partikel dari
elektromagnetik meliputi prediksi-prediksi persamaan Maxwell serta
efek kuantumnya (teori elektromagnetik kuantum). Yang termasuk ke
dalam gauge boson misalnya foton, gluon, dan graviton. Foton adalah
sebuah kuantum dari gaya elektromagnetik dan sebagai
mediator/perantara pertukaran partikel. Sebuah elektron masuk
daerah interaksi mengemisikan sebuah foton dan foton kemudian
merambat ke elektron yang lain, mengkomunikasikan gaya
elektromagnetik, kemudian lenyap. Melalui pertukaran ini (foton
bertransmisi), foton memediasi sebuah gaya dan menyampaikan
informasi dari satu tempat ke tempat yang lain. Keberadan foton
sebagai boson gauge mendorong P. Dirac, R. Feynman dan J. Schwinger
serta S.I. Tomonaga untuk mengembangkan teori mekanika quantum dari
foton dan melahirkan sebuah teori elektrodinamika kuantum (QED =
Qantum Electrodynamics). Teori elektrodinamika kuantum (QED =
Qantum Electrodynamics) meliputi semua prediksi dari teori
elektromagnetik klasik serta kontribusi partikel (kuantum) terhadap
proses fisika, yakni interaksi yang dihasilkan oleh pertukaran
partikel-partikel kuantum. QED menjelaskan bagaimana pertukaran
foton menghasilkan gaya elektromagnetik, dua elektron masuk daerah
interaksi yang kemudian terjadi pertukaran sebuah foton. Kemudian
dua elektron muncul dengan lintasan resultannya (sebagai contoh,
kecepatan dan arah gerak) dipengaruhi oleh gaya elektromagnetik
yang dikomunikasikan.Tidak semua proses QED meliputi foton yang
kemudian lenyap (sebagai partikel internal) ada juga sebuah proses
riil yaitu melibatkan foton eksternal, partikel yang masuk atau
meninggalkan suatu daerah interaksi. Partikel-partikel seperti ini
seringkali dibelokkan dan dapat pula berubah menjadi partikel lain.
Partikel-partikel yang masuk atau meninggalkan suatu daerah
interaksi merupakan partikel-partikel fisis riil yang diketahui
sebagai boson gauge, yang akan merespon untuk mengkomunikasikan
gaya tertentu. Karena tidak bermassa, jangkauan potensial
elektromagnetiknya tidak berhingga, atau dapat dikatakan besar
energi potensial berbanding terbalik dengan jarak. Contoh lain
boson gauge adalah boson lemah (weak boson) dan gluon,
masing-masing mengkomunikasikan gaya lemah dan gaya kuat.Gluon
merupakan energi interaksi kuat yang menyatukan materi dengan
gaya-gaya fisika. Misalnya ketika pembentukan meson, quark terikat
bersama dengan adanya gaya nuklir kuat yang berasal dari gluon.
Gluon ini juga membawa muatan warna ketika berinteaksi dengan
materi.
W+, W, and Z0 boson merupakan energi yang menyebabkan interaksi
lemah. W dikenal dalam peluruhan nuklir, W mengubah neutron menjadi
proton kemudian meluruh menjadi sebuah elektron dan elektron
pasangan antiineutrino, dan Z0 tidak mengubah muatan melainkan
mengubah momentum dan mekanisme elatis hamburan neutrino. Foton
yang tak bermassa menengahi interaksi elektromagnetik.
Graviton adalahpartikel boson non-hadron hipotetikyang dianggap
bertanggungjawab atas efek gravitasi. Dalam kuantum gravitasi,
graviton adalah kuantum radiasi gravitasional, dengan masa-diam
nol, muatan netral, dengan anti-partikel adalah dirinya sendiri,
karena gravitasi adalah monopol atau kutub tunggal, dan dengan spin
2. Penetapan spin graviton adalah berdasarkan pada energi
stress-tensor, tensor peringkat dua, dibandingkan dengan tensor
peringkat 1 pada energi elektromagnetik foton sebagai boson dengan
spin 1. C. Gaya atau Interaksi Alamiah Alam SemestaPartikel pembawa
gaya dapat dikelompokkan empat kategori menurut kekuatan gaya yang
dibawanya dan interaksinya dengan partikel jenis tertentu. Empat
interaksi tersebut adalah interaksi/gaya gravitasi (gravitational
interaction), interaksi elektromagnetik (electromagnetic
interaction), interaksi lemah (weak interaction), dan interaksi
kuat (strong interaction). Setiap interaksi memiliki paertilkel
pembawa interaksi khusus, yang hanya bisa bekerja spesifik pada
interaksi tertentu.
Yang pertama adalah interaksi gravitasi. Interaksi ini bersifat
universal artinya bahwa setiap partikel merasakan gaya gravitasi
yang besarnya bergantung pada massa atau energinya. Gravitasi
merupakan yang terlemag dari keempat interaksi tersebut. Gravitasi
dapat menjangkau jarak yang jauh dan selalu bersifat menarik.
Interaksi gravitasi membuat benda jatuh ke tanah dan juga
pergerakan planet dan galaksi. Semakin masif benda maka semakin
besar merasakan interaksi gravitasi. Sebaliknya bertambah jauh
jarak dua benda makin semakin berkurang interksi gravitasi yang
bekerja. Oleh karenanya pada skala mikroskopis interaksi ini
diabaikan. Interaksi ini dijelaskan oleh Teori Relativitas Umum
Einstein. Partikel pembawa interaksi gravitasi adalah graviton.
Kedua, disebut interaksi elektromagnetic yang berinteraksi
dengan partikel-partikel bermuatan listrik seperti elektron,
proton, quark, namun tidak berinteraksi dengan partikel-partikel
tak bermuatan listrik seperti graviton dan netron. Interaksi ini
jauh lebih kuat dari gaya gravitasi. Interaksi elektromagnetik
menyebabkan semua fenomena menyangkut listrik dan magnetik.
Interaksi elektromagnetik dijelaskan oleh quantum electrodynamics
dimana Feynman, Schwinger dan Tomonaga mendapat hadiah nobel tahun
1965. Partikel pembawa interaksi elektromagnetik adalah foton.
Ketiga, adalah Interaksi nuklir lemah yang dibutuhkan oleh
radioaktivitas. Pada tahun 1967 Abdus Salam dan Steven Weinberg
mengemukaan teori yang memadukan interaksi nuklir lemah dan
elektromagnetik memadukan kelistrikan dan kemagnetan . Beliau
berpendapat bahwa selain foton, terdapat tiga partikel yang secara
bersama-sama membawa gaya lemah (W+, W-, Z).
Terakhir adalah Interaksi kuat, yang juga terjadi pada subatomik
dan hanya dirasakan oleh Quark. Nobel Fisika 2004 adalah tema
tersebut. Dimana terdapat temuan tentang gluon sebagai exchange
particle dalam interaksi kuat. Temuan ini memulai sebuah teori baru
dalam teori medan kuantum (Quantum Chromodynamic), teori khusus
untuk mempelajari fenomena dalam interaksi kuat.
Tabel 4. Data Partikel Pembawa Gaya
D. Grand Unified TheoryKeberhasilan penggabungan interaksi/gaya
nuklir lemah dan gaya elektromagnetik membangkitkan adanya usaha
untuk menggabungkan kedua gaya tersebut dengan gaya nuklir kuat
menjadi teori paduan agung (Grand Unified Theory/GUT). Ide dasar
teori paduan agung adalah bahwa gaya nuklir kuat menjadi lebih
lemah pada energi tinggi. Sebaliknya gaya nuklir lemah dan gaya
lektromagnetik menjadi semakin kuat pada energi yang tinggi. Pada
suatu energi sangat tinggi yang disebut energi paduan agung, ketiga
gaya tersebut akan memiliki kekuatan yang sama dan karena itu dapat
dipandang sebagai aspek yang berbeda dari sebuah gaya tunggal.
Banyak versi tentang Grand Inified Theory, tetapi belum ada
verifikasi final. Pembuktian kesahihan GUT antara lain berasal dari
peluruhan proton yang meluruh dengan sendirinya atau secara
spontan.
GUT dianggap belum lengkap, karena hanya menggabungkan tiga
interaksi dari empat interaksi yang ada di alam semesta. Oleh
karenanya muncul kemudian ide untuk menggabungkan keempat interaksi
alamiah tersebut yang kemudian disebut dengan Theory of Everything
(TOE).
Theory of everything ditafsirkan dalam banyak versi diantaranya
adalah supersimetri dan superstring/supertali. TOE mempunyai makna
sebuah teori kemanunggalan agung yang menggabungkan semua teori
yang ada menjadi hanya sebuah teori terpadu yang kemudian
diekspresikan dalam bentuk persamaan.
Ide superstring dicetuskan antara lain oleh John Schwarz dari
Institut Teknologi Kalifornia dan Michael Green. Superstring adalah
teori tentang semesta berdimensi sepuluh dimana penyusunan dasar
materi dan energi bukanlah berupa titik melainkan tali-tali
superkecil (string). Tali-tali tersebut apabila 1033 tali
dijajarkan panjangnya kira-kira hanya satu meter. Untuk menguji
prakiraan eksperimental teori superstring, seseorang harus mampu
melakukan proses matematika yang disebut dengan kompaktifikasi,
yaitu proses mereduksi teori sepuluh dimensi menjadi dunia nyata
empat dimensi (tiga dimensi ruang satu dimensi waktu).
Untuk memastikan apakah teori superstring akan menjadi Theory of
everything masih dibutuhkan waktu yang lama. Penelitian-penelitian
terus dilakukan untuk kemudian menemukan Theory of everything.
BAB III
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Partikel Elementer. (Online)
http://repository.usu.ac.id/
bitstream/123456789/29496/4/Chapter%20II.pdf. Diakses pada 22 Mei
2015 pukul 19.30 WIB.
Anonim. 2012. Partikel Elementer. (online)
http://ilmunuklir.wordpress. com/tag/partikel-elementer/. Diakses
pada 22 Mei 2015 pukul 16.00 WIB.Beiser, Arthur. 1987. Konsep
Fisika Modern, Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga.J. Ostdiek, Vern
dan Donald J. Bord. Inquiry Into Physics, Sixth edition. Jakarta:
Erlangga.Mulyono, Agus. 2011. Partikel Elementer dan Interaksi
Alamiah. (Online)
http://saintek.uin-malang.ac.id/wp-content/uploads/2013/09/Partikel-Elementer-dan-Interaksi-Alamiah.pdf.
Diakses pada 22 Mei 2015 pukul 20.00 WIB.Tabel data partikel
keluarga lepton.
Sumber:
https://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/partikel-001.jpg
Tabel data partikel keluarga quark.
Sumber: HYPERLINK
"https://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/partikel-002.jpg"
https://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/partikel-002.jpg
Tabel data partikel komposit.
Sumber:
https://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/partikel-003.jpg
Tabel data partikel pembawa gaya.
Sumber:
https://ilmunuklir.files.wordpress.com/2012/03/partikel-004.jpg