Perjalanan masuk ke dalam struktur jirim adalah perjalanan ke dunia yang semakin aneh dengan setiap lapisan. Atom mengandungi proton dan neutron dalam nukleus, dikelilingi elektron. Proton dan neutron pula mengandungi quark. Dan quark — setakat yang kita ketahui hari ini — adalah zarah asas yang tidak dapat dibahagi lagi, antara "bata" terkecil alam semesta yang kita kenali.
Quark mempunyai saiz yang sangat kecil sehingga "saiz" mereka menjadi konsep yang sukar untuk didefinisikan. Berdasarkan eksperimen hamburan elektron, quark adalah "titik" dari perspektif pengukuran semasa — saiz mereka dianggarkan kurang dari 10^-18 meter (satu attometer), seribu kali lebih kecil dari proton. Untuk perspektif: jika proton adalah sebesar bola sepak, quark akan lebih kecil dari sebutir pasir pada bola itu — dan proton sendiri sudah jutaan kali lebih kecil dari atom.
Terdapat enam jenis quark yang dikenali: up, down, charm, strange, top, dan bottom. Proton terdiri dari dua quark "up" dan satu quark "down." Neutron pula terdiri dari satu quark "up" dan dua quark "down." Kombinasi tiga quark dipanggil baryon (seperti proton dan neutron), manakala pasangan quark-antiquark dipanggil meson.
Yang paling aneh tentang quark adalah sifat "pengurungan warna" (colour confinement) — quark tidak pernah ditemui bersendirian dalam alam. Mereka sentiasa terikat bersama dalam kumpulan dua atau tiga melalui zarah pengantara yang dipanggil gluon. Mengapa? Kerana daya yang mengikat quark bersama (daya kuat atau daya nuklear kuat) berkelakuan sebaliknya dari daya-daya lain: ia bertambah kuat apabila quark cuba dipisahkan, bukan melemah. Ini seperti spring yang semakin keras apabila diregangkan.
Apabila dua quark cuba dipisahkan dengan memberikan cukup tenaga, "tali" daya kuat antara mereka akhirnya mengandungi cukup tenaga untuk mencipta pasangan quark-antiquark baharu dari vakum — menghasilkan meson baru daripada membebaskan quark yang asli. Quark tidak pernah bebas; mereka selalu "terikat" dalam kumpulan yang neutral dari perspektif warna.
Large Hadron Collider (LHC) di CERN mempercepatkan proton ke hampir kelajuan cahaya dan menghentakkannya, menciptakan keadaan yang cukup tenaga untuk menghasilkan quark-quark yang sangat berat seperti top quark (yang hanya wujud untuk 5×10^-25 saat sebelum meluruh) dan membolehkan fizikawan mengkaji sifat-sifat quark secara tidak langsung.
🔬 Fakta Sains #72: Quark — Jirim Terkecil yang Pernah Diukur. Quark adalah zarah asas yang membentuk proton dan neutron — mereka tidak boleh wujud secara bebas dalam alam dan tidak pernah ditemui bersendirian, terikat bersama oleh daya kuat yang semakin menguat apabila mereka cuba dipisahkan.. Perjalanan masuk ke dalam struktur jirim adalah perjalanan ke dunia yang semakin aneh dengan setiap lapisan. Atom mengandungi proton dan neutron dalam nukleus, dikelilingi elektron. Proton dan neutron pula mengandungi quark. Dan quark — setakat yang kita ketahui hari ini — adalah zarah asas yang tidak dapat dibahagi lagi, antara "bata" terkecil alam semesta yang kita kenali.
Quark mempunyai saiz yang sangat kecil sehingga "saiz" mereka menjadi konsep yang sukar untuk didefinisikan. Berdasarkan eksperimen hamburan elektron, quark adalah "titik" dari perspektif pengukuran semasa — saiz mereka dianggarkan kurang dari 10^-18 meter satu attometer , seribu kali lebih kecil dari proton. Untuk perspektif: jika proton adalah sebesar bola sepak, quark akan lebih kecil dari sebutir pasir pada bola itu — dan proton sendiri sudah jutaan kali lebih kecil dari atom.
Terdapat enam jenis quark yang dikenali: up, down, charm, strange, top, dan bottom. Proton terdiri dari dua quark "up" dan satu quark "down." Neutron pula terdiri dari satu quark "up" dan dua quark "down." Kombinasi tiga quark dipanggil baryon seperti proton dan neutron , manakala pasangan quark-antiquark dipanggil meson.
Yang paling aneh tentang quark adalah sifat "pengurungan warna" colour confinement — quark tidak pernah ditemui bersendirian dalam alam. Mereka sentiasa terikat bersama dalam kumpulan dua atau tiga melalui zarah pengantara yang dipanggil gluon. Mengapa? Kerana daya yang mengikat quark bersama daya kuat atau daya nuklear kuat berkelakuan sebaliknya dari daya-daya lain: ia bertambah kuat apabila quark cuba dipisahkan, bukan melemah. Ini seperti spring yang semakin keras apabila diregangkan.
Apabila dua quark cuba dipisahkan dengan memberikan cukup tenaga, "tali" daya kuat antara mereka akhirnya mengandungi cukup tenaga untuk mencipta pasangan quark-antiquark baharu dari vakum — menghasilkan meson baru daripada membebaskan quark yang asli. Quark tidak pernah bebas; mereka selalu "terikat" dalam kumpulan yang neutral dari perspektif warna.
Large Hadron Collider LHC di CERN mempercepatkan proton ke hampir kelajuan cahaya dan menghentakkannya, menciptakan keadaan yang cukup tenaga untuk menghasilkan quark-quark yang sangat berat seperti top quark yang hanya wujud untuk 5×10^-25 saat sebelum meluruh dan membolehkan fizikawan mengkaji sifat-sifat quark secara tidak langsung.
