Rabu, 28 Januari 2009

Ukuran Quark vs Elektron

Mas arifianto bertanya soal ukuran quark dan elektron, manakah yang lebih besar?

Pertanyaan yang sekilas tampak sederhana, sebenarnya tidak sederhana karena keduanya merupakan partikel fundamental yang tentunya tak dapat diukur seperti biasa. Teori kuantum mengajarkan kita bahwa gelombang memiliki sifat partikel dan sebaliknya juga partikel memiliki sifat gelombang. Bahkan dapat dikatakan bahwa dalam level yang mikroskopik sebelum diukur keduanya berisfat dual (gelombang dan partikel).

Mengukur ukuran partikel seharusnya mudah karena energi dan bentuknya terpusat sedangkan gelombang memiliki energi yang terdistribusi dalam ruang dan karenanya tidak terlalu tepat jika ditanyakan ukurannya. Oleh karena elektron dan quark adalah partikel dual ukuran yang dicari biasanya ditentukan berdasarkan gerak keduanya seperti jarak elektron dari inti dan ukuran awan elektron (untuk mempelajari ikatan molekul/kulit atom) bukan ukuran elektron itu sendiri. Ukuran elektron tidak terlalu bermakna karena elektron menurut teori kuantum adalah paket energi/gelombang yang memiliki fungsi gelombang, disamping itu mengukur elektron dengan tepat menurut prinsip Heisenberg juga sulit mengingat ada ketidakpastian dalam penentuan posisi elektron.

Namun untuk memberikan gambaran:
Sebuah atom Hidrogen (1 proton + 1 elektron) memiliki radius klasik (perhitungan matematis dengan anggapan tidak ada dualitas/dianggap partikel) adalah sekitar 1 nanometer (10^-9) sedangkan jari-jari sebuah elektron bebas adalah sekitar 3 femtometer (10^15). Quark sepertinya < 1 fm, menurut penelitian terbaru sekitar 1 attometer (10^-18). Jadi sepertinya quark lebih kecil daripada elektron :). Btw, ukuran panjang terkecil fisika yang mungkin adalah 10^-35 m(satu meter dibagi 10 ribu juta juta juta juta juta) yang dikenal dengan panjang Planck.

Check me if im wrong (CMIIW)

Silahkan merujuk ke:
http://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(length)
http://en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius
http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00494.htm

2 komentar:

Abu Mizan mengatakan...

Ngomong-ngomong tentang panjang planck saya jadi ingat sebuah artikel yang saya tejemahkan secara bebas:

-------------------------------------
Waktu Planck

Teori bigbang juga memiliki keterbatasan selama selang waktu 10-43 detik pertama dari kejadian big bang stelah watu nol. tenggang waktu ini didisebut waktu planck (masa planck) dimana muncul dari mekanika kuantum.

tanpa penjelasan secara detail, mekanika kuantum memprediksi apapun yang memiliki ukuran keciiill sekali lebih tepat dibandingkan mekanika newton . kita juga dapat memprediksi atau mengukur lintasan planet-planet atau bahkan bola baseball, namun kita hanya bisa menentukan kemungkinan dari sebuah elektron. Ketidakmampuan untuk menentukan atau mengukur lintasan elektron tersebut bukan karena kesalahan alat ukur namun keterbatasan mendasar alam.

waktu plank adalah keterbatasan untuk pengukuran waktu. untuk waktu sejarah pembentukan alam semesta kurang dari 10-43 detik, adalah keterbatasan mekanika kuantum untuk memprediksi atau menugukur kondisi semacam itu. teori big bang yang kita ketahui saat ini adalah setelah waktu 10-43 detik itu. saat itu alam semesta memiliki kerapatan/densitas 1096 kali dari kerapatan air dan diperkirakan memiliki temperatur 1032 kelvin. Semesta kita mulai memiliki keadaan masif dan sangat puanaas luar biasa sekali. mulai saat itulah alam semesta memulai pengembangan big bang. apa yang terjadi saat 0 detik sampai 10-43 detik? tidak akan ada yang mengetahuinya...

-----------------------------------

Namun pertanyaannya adalah: mana yang lebih fundamental atau diketahui terlebih dahulu apakah panjang planck (sebagai batasan pengukuran panjang) ataukah waktu planck (sebagai batasan pengukuran waktu)? Lalu adakah istilah "massa planck" atau "energi planck" sebagai batasan pengukuran massa?

wanto mengatakan...

assalamualaikum pak ni imam jurusan kimia di unpak saya minta materi utuk besok sabtu kalau mau downlod di mana ya?saya gk tau yang energi dan momentum