Moving Forward As One

Saintis Jumpa Zarah Baru?

1,534

Pada 7 April, Fermilab telah melakukan eksperimen yang mungkin membuka gerbang pintu fizik baru.
Sebelum nak faham apa yang mereka jumpa, kita berkenalan dengan momen magnet (magnetic moment) sebab eksperimen ini berkaitan dengan momen magnet.

IKLAN: The Patriots ada menganjurkan PESTA BUKU ALTERNATIF bertempat di SUNWAY PUTRA MALL dari jam 10 pagi sampai 10 malam bermula Jumaat hingga Ahad. Jangan lupa datang!

Bar magnet mempunyai medan magnet. Kalau kita tabur serbuk besi pada sekitar bar magnet, kita akan nampak bentuk medan magnet bar itu. Eksperimen ini biasa ditunjukkan oleh cikgu-cikgu di sekolah untuk tunjuk bukti kewujudan medan magnet.

Kalau kita letak bar magnet (yang memang telah ada medan magnet) ke atas medan magnet lain secara rawak, bar magnet akan berpusing supaya medan magnetnya selari dengan medan magnet luar.
Sejauh mana bar magnet ini berinteraksi dengan medan magnet luar itu disukat melalui momen magnet bar tersebut.

Sekarang kita beralih ke elektron pula. Elektron ialah sub-zarah dalam atom. Atom pula adalah blok ciptaan kejadian. Setiap objek di sekeliling kita termasuk diri kita sendiri diperbuat daripada atom.

Elektron mempunyai medan magnetnya sendiri. Jadi, elektron pun ada momen magnet apabila bergerak dalam medan magnet lain.

Tetapi, kalau kita kira momen magnet elektron menggunakan formula untuk kira momen magnet bar magnet, kita akan dapat jawapan yang salah.

Sebab apa? Sebab elektron bukan sahaja berinteraksi dengan medan magnet tetapi juga dengan medan kuantum. Elektron ialah objek kuantum, bar magnet bukan objek kuantum.

Jadi, nilai momen magnet elektron menjadi dua kali ganda lebih banyak daripada kiraan menggunakan formula momen magnet klasik.

Kalau kita lihat persamaan (equation) untuk momen magnet kuantum, akan ditambah nilai g, (dikenali sebagai faktor-g) bagi merujuk pada kesan kuantum yang dilalui oleh elektron.

Medan kuantum ini apa pula? Medan kuantum ataupun dikenali sebagai buih kuantum (quantum foam) adalah medan-medan zarah.

Mungkin ada yang faham bahawa ruang (sebenarnya ruang-masa, tapi guna ruang untuk memudahkan kefahaman) ini kosong. Misalnya, kalau ada botol kosong tidak diisi air, kita akan cakap ruang dalam botol itu kosong kerana tiada isi. Tetapi sebenarnya ruang tidak kosong. Ia dipenuhi dengan medan-medan kuantum.
Elektron ialah zarah daripada medan elektrik. Foton (zarah cahaya) ialah zarah dari medan elektromagnet. Zarah Higgs adalah zarah dari medan Higgs.

Zarah ini semua muncul hasil daripada pengujaan (excitation) medan masing-masing.

Apabila elektron bergerak melalui ruang, itu bermaksud ia juga bergerak melalui medan kuantum. Pergerakan elektron melalui medan kuantum ini memberikan pengaruh kepada momen magnet elektron.

Tetapi elektron tidak sensitif seperti muon. Tipikalnya elektron cuma ganggu medan elektromagnet dan foton dari medan elektromagnet akan mempengaruhi momen magnet elektron.

Tetapi muon cerita lain. Muon ini siapa pula? Muon ialah adik beradik dengan elektron, sama caj cuma berbeza jisim. Muon 200 kali ganda lebih berat daripada elekron.

Muon tidak mempunyai jangka hayat yang lama. Apabila ia muncul, ia cuma dapat hidup selama 2.2 mikrosaat, kemudian ia akan mereput jadi zarah ringan iaitu elektron. Tetapi 2.2 mikrosaat itu sudah cukup untuk ahli fizik mengkaji sifatnya.

Jisimnya yang tinggi merupakan antara faktor mengapa ia sensitif apabila melalui medan kuantum. Ia dapat ganggu medan Higgs, medan elektromagnet, dan pelbagai lagi medan kuantum.

Jadi apa yang ahli fizik dari Fermilab jumpa sebenarnya? Model Piawai (Standard Model) telah senaraikan zarah-zarah yang manusia telah temui, dari elektron, foton, gluon hinggalah zarah Higgs.

Amnya, ahli fizik telah melakukan kiraan berapa nilai momen magnet muon apabila berinteraksi dengan medan-medan zarah dalam Model Piawai.

Yang misterinya, apabila Fermilab buat sukatan, nilai momen magnet muon tidak seperti yang diramalkan oleh Model Piawai. Gangguan ke atas muon lebih tinggi daripada apa yang dijangkakan.

Maksudnya apa? Maksudnya mungkin ada zarah lain yang manusia belum ketahui yang mengkibatkan peningkatan gangguan ini. Zarah ini tidak dipertimbangkan di dalam Model Piawai kerana zarah itu tidak wujud ataupun manusia belum jumpa lagi.

Setelah eksperimen di Fermilab, ahli fizik masih belum pasti apakah zarah tersebut. Adakah ia zarah dari jirim gelap (dark matter)? Adakah ia zarah yang membawa daya (force) baru?

IKLAN: The Patriots ada menganjurkan PESTA BUKU ALTERNATIF bertempat di SUNWAY PUTRA MALL dari jam 10 pagi sampai 10 malam bermula Jumaat hingga Ahad. Jangan lupa datang!

Setiap daya di alam ini mempunyai pembawanya. Misalnya daya elektromagnet dibawa oleh zarah cahaya (foton), daya nuklear kuat dibawa oleh zarah gluon dan sebagainya. Kalau ada zarah baru, mungkin zarah ini membawa daya yang baru.

Apa-apa jenis zarah pun, ia akan membuka pintu fizik yang baru.

Ruangan komen telah ditutup.