Foton dan LHC

fiephy eckasary berkata...
Assalamualikum,,,maaf bapak ,saya mau tanya,,perbedaan antara cahaya dengan Foton..? terutama di ruang hampa? Kenapa proyek HLC yang tentang materi yang lebih kecil dari atom/Quark dicari dicari dengan ruang dan suhu tertentu,,,,?dan kalo ga salah diameter dari proyek ini(mencari materi lebih kecil atom/quark)diameternya berkilo-kilo meter bahkan puluhan kilometer?

Fiephy, terima kasih atas pertanyaannya.

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Teori kuantum mengajarkan kepada kita bahwa cahaya bersifat dual yakni memiliki sifat partikel dan juga sifat gelombang. Akan tetapi, perlu diketahui bahwa kedua sifat ini tidak muncul secara bersamaan tetapi secara terpisah kadang sebagai partikel kadang sebagai gelombang bergantung pada setting eksperimen atau kondisi lingkungan.

Sebagai contoh dalam efek fotolistrik cahaya seperti sekumpulan "peluru foton" yang menumbuk logam sedangkan dalam kasus celah ganda (young) cahaya berperilaku gelombang karena mengalami difraksi dan interferensi. Foton saat ini (model standard) dipandang sebagai entitas terkecil atau "kuanta" cahaya, atau bolehlah diimajinasikan sebagai partikel cahaya kalau kita berbicara dalam konteks cahaya sebagai pertikel.

Kecepatan cahaya dalam vakum adalah sebuah konstanta fisika/alam yang sangat penting. Definisi sistem panjang dalam satuan metrix kita bergantung pada kekonstanan laju cahaya. Kecepatan cahaya dalam non vakum lebih lambat karena dipengaruhi oleh indeks biasnya. Mengenai perbedaan foton dan cahaya dalam ruang vakum saya pikir tidaklah relevan karena foton adalah kuanta cahaya sebagai partikel, seperti halnya quark adalah kuanta terkecil dari seluruh unsur dalam tabel periodik kita.

Pertanyaan kedua. Mungkin yang Anda maksud adalah LHC (Large Hadron Collider), prinsip kerjanya adalah konsep gaya Lorentz dimana sebuah medan magnet eksternal akan memberikan gaya pada partikel semisal elektron sehingga ia akan dipercepat. Mengapa? Karena partikel itu harus memiliki energi yang sangat besar agar dapat memecah atom menjadi bagian-bagian terkecil. Ibarat mau tahu bata penyusun rumah, maka rumah tersebut harus dihajar dengan sebuah bola berkecepatan tinggi. Jika energi penabrak kurang maka para fisikawan tidak bisa mengukur massa/energi batu bata (dalam hal ini quark dan partikel elementer lainnya).

Untuk menghasilkan medan magnet yang besar para fisikawan menggunakan superkonduktor (zero current dissipation) raksasa tentunya dengan biaya milyaran dollar yang dipasang membentuk lingkaran (gaya lorenzt tegak lurus v penabrak sehingga trayektorinya membentuk lingkaran) dengan diameter hingga puluhan kilomenter (bahkan ada yang lintas negara seperti di CERN ). Ini dilakukan agar penabrak dapat dipercepat hingga 99,99% kecepatan cahaya (bayangkan peningkatan energinya!!). Mengenai suhu tentu harus dikondisikan agar berada dibawah temperatur kritis agar material bersifat superkonduktor. Material bersifat superkonduktor hanya dibawah suhu kritisnya.