Kemanunggalan partikel

Kemanunggalan partikel A. Purwanto (Fisika ITS (Universitas Hiroshima))

Entah, untuk menarik simpati rakyat atau apa, beberapa tahun lalu permentah kita mengeluarkan istilah Manunggalnya ABRI dan rakyat. Perkara di lapangan ada jarak antara keduanya, itu tidaklah penting. Bila kita pernah belajar sedikit mistik Jawa maka akan kita temui istilah Manunggaling Kawulo Gusti. Suatu konsep transenden yang menggambarkan suasana kejiwaan seseorang yang dengan susah payah telah mencapai state melebur dari yang tiada ke dalam keabadian, kesentosaan dan ketakterhinggaan yang ada.

Kemanunggalan lain juga kita kenal di dalam fisika. Sukses teori elektrolemahnya trio Glashow-Salam-Weinberg dalam menjelaskan interaksi elektromagnetik serta interaksi lemah dalam satu teori yang kompak serta konfirmasi eksperimen atas beberapa prediksinya seperti partikel boson W dan Z telah mengilhami gagasan untuk penggabungan yang lebih besar yakni dengan interaksi kuat. Teori gauge SU(3)xSU(2)xU(1) yang biasa disebut sebagai The Standard Model adalah teori yang dimaksud. Teori ini telah dengan sukses menjlentrehkan sifatt gaya elektromagnetik yang bertanggung jawab atas susunan atom, gaya lemah yang bertanggung jawab atas peluruhan partikel beta serta gaya kuat yang bertanggung jawab atas berkumpulnya proton dan neutron dalam inti atom. Tidak ada satu ekksperimen yang berlawanan dengan prediksi Standar Model.

Meskipun demikian bukan berarti Standard Model tanpa cacat atau kelemahan. Kelemahan yang kasat mata adalah jumlah parameter bebasnya yang cukup banyak yaitu 19. Selain itu, rasa ketakpuasan manusia umumnya serta fisikawan teoritis khususnya juga ditimpakan pada model ini. Standard Model tidak menampung gaya gravitasi maka perlu dibangun satu teori yang lebih elok, lebih anggun dan lebih sederhana tapi bisa menjelaskan serta memadukan semuanya. Begitu karepnya.

Keinginan tersebut melahirkan term kemanunggalan baru yang tidak kalah gagahnya dibanding kemanunggalan ABRI dan rakyat serta tidak kalah mistisnya dengan kemanunggalan kawulo gusti. Ia adalah Teori Kemanunggalan Agung (Grand Unified Theory, GUT). Di dalam teori ini diderivatifkan semua gaya dari transformasi gauge satu grup tunggal -katakanlah- G. Grup kemanunggalan agung ini (haruslah) mengandung grup SU(3)xSU(2)xU(1) sebagai subgrupnya. Selain itu grup G ini juga merupakan simple group karena ia harus mendiskripsikan gaya terpadu melalui satu konstanta interaksi. Namun, karena kita ketahui bahwa di dalam Standar Model ketiga coupling constant yang masingg milik interaksi dalam SU(3), SU(2) dan U(1) merupakan coupling constant yang berbeda maka mereka harus dapat diderivatifkan dari satu kopling tunggal jika simetri yang terkait dengan grup G mengalami perusakan secara spontan.

Model tipikal dari teori agung tersebut adalah SU(5) GUT yang diajukan oleh duet Georgi-Glashow. Model ini menampung 15 medan dari quark up dan down, elektron dan neutrino elektron. SU(5) GUT berhasil memadukan ketiga gaya hanya dengan satu konstanta kopling, dan mengkuantisasi muatan elektron dan quark, memprediksi Weinberg angle serta hubungan antara massa quark b dan lepton tau. Namun prediksi yang paling dramatis dari model ini adalah eksistensi boson lepto-quark yang memungkinkan terjadinya peluruhan proton dan pada gilirannya memberi lahan baru bagi para eksperimentalis semisal kelompok kolaborasi Super-Kamiokande Jepang.

SU(5) GUT masih menyisakan beberapa ketakpuasan. Empat diantaranya yang diatasi oleh model berikutnya adalah kenyataan dua multiplet untuk menampung ke-15 medan partikel, asimetri left-right, prediksi waktu paruh proton yang sangat pendek serta neutrino tetap takbermassa. Model tersebut adalah SO(10) GUT. Model ini menampung ke-16 medan partikel ke dalam satu multiplet kompak, memberikan keksimetrian left-right yang pada gilirannya memungkinkan kehadiran massa bagi neutrino. Memang teori gauge SO(10) ini merupakan GUT paling sederhana yang mengijinkan kehadiran massa bagi neutrino. Karena perburuan atas eksistensi massa neutrino sedang menjadi primadona maka perhatian juga banyak diberikan kepada teori gauge SO(10). Mekanisme Seesaw untuk menjelaskan betapa ringannya massa neutrino (jika akhirnya terbukti secara definit) juga lahir dalam lingkungan SO(10) ini.

Di atas saya katakan bahwa SO(10) GUT adalah GUT paling sederhana yang mengijinkan kehadiran massa neutrino, berarti ada yang lebih ruwet lagi dibanding SO(10) yang sudah jarang orang menyentuhnya. Betul, memang ada Teori Kemanunggalan Agung yang lebih ruwet ketimbang SO(10). Ia adalah E6 GUT. Apa dan bagaimana E6 GUT ? Saya sendiri juga belum sempat ingukk (melongok), lha wong SO(10) saja juga baru sowan pada representasi grupnya. Itupun sudah membuat cenutt, tapi untung ada rasa cinta yang menggelora ...

Ngopi dululah .....

Salam, Hiroshima. (2 Feb. 2000)

Published with Blogger-droid v2.0.3

Posted in: Fisika, lmu Fisika, Mekanika Kuantum, QED, Quantum Electro Dynamic, Quantum Fisika, String Theory, Teori Fisika, Teori Relativitas Einstein