Boson Higgs

Pengarang: Leandro Alegsa Tanggal pembuatan: 18 Mei 2022

Boson Higgs (atau partikel Higgs) adalah partikel dalam Model Standar fisika. Pada tahun 1960-an Peter Higgs adalah orang pertama yang menyarankan bahwa partikel ini mungkin ada. Pada tanggal 14 Maret 2013, para ilmuwan di CERN secara tentatif mengkonfirmasi bahwa mereka telah menemukan partikel Higgs.

Partikel Higgs adalah salah satu dari 17 partikel dalam Model Standar, model fisika yang menggambarkan semua partikel dasar yang diketahui. Partikel Higgs adalah boson. Boson dianggap sebagai partikel yang bertanggung jawab atas semua kekuatan fisik. Boson lain yang diketahui adalah foton, boson W dan Z, dan gluon. Para ilmuwan belum tahu bagaimana menggabungkan gravitasi dengan Model Standar.

Medan Higgs adalah medan fundamental yang sangat penting bagi teori fisika partikel. Tidak seperti medan lain yang dikenal seperti medan elektromagnetik, medan Higgs mengambil nilai bukan nol yang sama hampir di mana-mana. Pertanyaan tentang keberadaan medan Higgs adalah bagian terakhir yang belum diverifikasi dari Model Standar fisika partikel dan, menurut beberapa orang, adalah "masalah utama dalam fisika partikel".

Sulit untuk mendeteksi boson Higgs. Boson Higgs sangat masif dibandingkan dengan partikel lain, sehingga tidak bertahan lama. Biasanya tidak ada boson Higgs di sekitar karena dibutuhkan begitu banyak energi untuk membuatnya. Large Hadron Collider di CERN dibangun terutama untuk alasan ini. Large Hadron Collider mempercepat dua kelompok partikel hingga hampir mencapai kecepatan cahaya (bergerak ke arah yang berlawanan), sebelum menempatkan mereka pada jalur untuk bertabrakan satu sama lain.

Setiap tabrakan menghasilkan serentetan partikel baru yang dideteksi oleh detektor di sekitar titik di mana mereka bertabrakan. Masih ada kemungkinan yang sangat kecil, satu dari 10 miliar, boson Higgs muncul dan terdeteksi. Untuk menemukan beberapa tabrakan dengan bukti boson Higgs, LHC menghancurkan triliunan partikel, dan superkomputer menyaring data dalam jumlah besar.

Boson Higgs mematuhi hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa tidak ada energi yang diciptakan atau dimusnahkan, melainkan dapat ditransfer atau berubah bentuk. Pertama, energi dimulai dari boson gauge yang berinteraksi dengan medan Higgs. Energi ini dalam bentuk energi kinetik sebagai gerakan. Setelah boson gauge berinteraksi dengan medan Higgs, boson gauge melambat. Perlambatan ini mengurangi jumlah energi kinetik dalam boson gauge. Namun, energi ini tidak dihancurkan. Sebaliknya, energi dari gerakan masuk ke medan dan diubah menjadi energi-massa, yang merupakan energi yang tersimpan dalam massa. Massa yang tercipta bisa menjadi apa yang kita sebut boson Higgs. Jumlah massa yang tercipta berasal dari persamaan Einstein yang terkenal E=mc² , yang menyatakan bahwa massa sama dengan sejumlah besar energi (misalnya, 1 kg massa setara dengan hampir 90 kuadriliun joule energi-jumlah energi yang sama yang digunakan oleh seluruh dunia dalam waktu kira-kira satu jam seperempat pada tahun 2008). Karena jumlah massa-energi yang diciptakan oleh medan Higgs sama dengan jumlah energi kinetik yang hilang oleh boson pengukur dengan cara melambat, energi dilestarikan.

Boson Higgs digunakan dalam berbagai cerita fiksi ilmiah. Fisikawan Leon Lederman menyebutnya sebagai "partikel Tuhan" pada tahun 1993.

Gambar interaksi Higgs yang dihasilkan komputer

Penemuan

Pada tanggal 12 Desember 2011, dua tim di Large Hadron Collider yang mencari boson Higgs, ATLAS dan CMS, mengumumkan bahwa mereka akhirnya melihat hasil yang dapat menunjukkan bahwa boson Higgs itu ada; namun, mereka tidak mengetahui dengan pasti apakah hal ini benar.

Pada tanggal 4 Juli 2012, tim di Large Hadron Collider menyatakan bahwa mereka telah menemukan partikel yang mereka pikir adalah boson Higgs.

Pada tanggal 14 Maret 2013, tim telah melakukan lebih banyak pengujian, dan mengumumkan bahwa mereka sekarang berpikir bahwa partikel baru itu adalah boson Higgs.

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apakah yang dimaksud dengan boson Higgs?

J: Boson Higgs adalah sebuah partikel dalam Model Standar fisika. Pertama kali diusulkan oleh Peter Higgs pada tahun 1960-an dan dikonfirmasi keberadaannya oleh para ilmuwan di CERN pada tanggal 14 Maret 2013. Partikel ini merupakan salah satu dari 17 partikel dalam Model Standar dan merupakan boson, yang dianggap bertanggung jawab atas kekuatan fisik.

T: Bagaimana cara kerja medan Higgs?

J: Medan Higgs adalah medan fundamental yang memiliki nilai bukan nol hampir di semua tempat. Ini adalah bagian terakhir yang belum diverifikasi dari Model Standar dan keberadaannya dipandang sebagai "masalah utama dalam fisika partikel". Ketika gauge boson berinteraksi dengannya, mereka melambat dan energi kinetiknya digunakan untuk menciptakan energi massa, yang kemudian menjadi apa yang kita sebut sebagai boson Higgs. Proses ini mematuhi hukum kekekalan energi, di mana tidak ada energi yang diciptakan atau dimusnahkan, melainkan dapat ditransfer atau berubah bentuk.

T: Mengapa sulit untuk mendeteksi boson Higgs?

J: Boson Higgs memiliki massa yang sangat besar dibandingkan dengan partikel lain sehingga tidak bertahan lama. Biasanya tidak ada di sekitar kita karena dibutuhkan energi yang sangat besar untuk membuatnya. Untuk menemukannya, para ilmuwan menggunakan superkomputer untuk menyaring sejumlah besar data dari triliunan tabrakan partikel di Large Hadron Collider (LHC) milik CERN. Bahkan, hanya ada kemungkinan kecil (satu banding 10 miliar) bahwa bukti Higgs akan muncul dan terdeteksi.

T: Apa saja boson lain yang sudah diketahui?

J: Boson lain yang diketahui termasuk foton, Boson W dan Z, dan gluon.

T: Bagaimana persamaan Einstein E = mc2 berhubungan dengan penciptaan energi massa dari energi kinetik?

J: Persamaan Einstein yang terkenal menyatakan bahwa massa sama dengan jumlah energi yang sangat besar (misalnya 1 kg = 90 kuadriliun joule). Ketika energi kinetik dari gauge boson yang berinteraksi dengan medan Higgs melambat, jumlah energi kinetik yang sama digunakan untuk menciptakan energi massa yang menjadi apa yang kita sebut sebagai Higgs Boson - sehingga melestarikan energi total sesuai dengan hukum kekekalan.

T: Apa peran cerita fiksi ilmiah dalam memahami cara kerja higgs boson?

J: Cerita fiksi ilmiah sering kali menampilkan higgsboson sebagai bagian dari alur ceritanya, tetapi cerita-cerita ini tidak selalu memberikan informasi ilmiah yang akurat mengenai cara kerja higgsboson, karena cerita-cerita ini lebih banyak digunakan sebagai sarana hiburan daripada yang lainnya!