Sederhananya, mekanisme pelanggaran simetri spontan diilustrasikan oleh Gambar 3. Sebuah pensil yang berdiri tegak tepat pada pusat sebuah lingkaran memiliki simetri di mana semua arah adalah sama. Tapi, simetri hilang ketika pensil tersebut jatuh — sekarang hanya ada satu arah saja. Namun dengan demikian, pensil mencapai keadaan paling stabilnya.
Sebuah sistem dapat mencapai keadaan paling stabil jika dia pada keadaan energi paling rendah. Di Alam Semesta, keadaan energi terendah di miliki oleh keadaan vakum. Keadaan vakum dalam kuantum didefinisikan sebagai keadaan di mana dipenuhi oleh “sup partikel” yang muncul begitu saja dan pada saat itu juga hilang karena kehadiran medan kuantum (empat gaya fundamental termasuk dalam deskripsi medan kuantum — semua fenomena fisika terjadi di dalam medan kuantum). Dengan demikian, keadaan vakum tidak berkorespondensi dengan keadaan paling simetri.
Dari ilustrasi pensil tersebut, Nambu menjelaskan bahwa simetri tetap ada tapi tersembunyi dibalik hilangnya simetri secara spontan tersebut. Deskripsi Nambu inilah yang memungkinkan para fisikawan menyatukan gaya elektromagnetik, gaya lemah, dan gaya kuat sebagai sebuah supergaya pada awal penciptaan Alam Semesta ke dalam Model Baku, bersama-sama dengan partikel-partikel elementer. Karena itulah, Nambu kemudian mendapatkan Nobel Fisika tahun ini.
Penjelasan Pelanggaran Simetri
Memakai konsep Nambu, simetri sebenarnya tetap ada namun tersembunyi. Ide yang sama namun mekanisme berbeda diungkapkan oleh periset muda Kobayashi dan Maskawa dari Universitas Tokyo pada tahun 1972. Kobayashi dan Maskawa menemukan jawaban pelanggaran simetri dalam sebuah matrik 3×3, menyempurnakan matriks 1×3 yang terlebih dahulu diperkenalkan oleh Nicola Cabibbo (fisikawan Itali). Matriks ini dikenal sebagai Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix memegang peranan penting dalam Model Baku. (Sama halnya dengan kasus Wu, menjadi perdebatan yang sengit di kalangan fisikawan kenapa Cabibbo, yang notabene menjadi dasar dari kerja Kobayashi-Maksawa, tidak masuk dalam daftar peraih hadiah Nobel Fisika 2008.)
Menurut Kobayashi dan Maskawa, terdapat sebuah mekanisme di mana quark berubah menjadi antiquarknya dan sebaliknya (misalnya quark u menjadi anti-u). Dengan begitu, partikel Kaon dapat meluruh menajdi Kaon dan Antikaon dan pada saat yang bersamaan melanggar simetri CP. Matrik CKM menghitung probabilitas transisi yang terjadi. Sekitar tahun 2001, dua eksperimen terpisah, detektor BaBar di Standford (Amerika Serikat) dan detektor Belle di Tsukaba (Jepang), mendeteksi pelanggaran simetri yang diprediksi oleh Kobayashi dan Maksawa.
Lebih jauh lagi, quark dan antiquark dapat berganti identitas di dalam famili yang sama (misalnya quark u menjadi anti-d). Jika ini terjadi, bersamaan dengan pelanggaran simetri CP, maka dibutuhkan 2 famili quark lagi. Prediksi ini kemudian terbukti dengan teramatinya dua famili quark (yang kemudian dimasukkan dalam kelompok generasi ke-III) yaitu quark t dan b (generasi III) berturut-turut pada tahun 1977 dan 1994. Prediksi yang mengagumkan inilah yang mengantarkan duo Kobayashi-Maksawa berbagi separuh hadiah Nobel Fisika tahun 2008.
Begitulah, dua prinsip ini semakin menyempurnakan Model Baku yang telah dikerjakan bertahun-tahun lamanya. Hampir semua permasalahan yang selama ini menjadi batu sandungan Model Baku terjawab oleh satu kata-kunci: “simetri yang hilang”.
Sumber utama: artikel untuk publik kuliah umum Nobel Prize Fisika 2008
Jumat, 17 April 2009
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar