Pengertian Anti Materi atau Antimatter Lengkap
Siang dan malam saling menggantikan, listrik dan magnet saling mempengaruhi, baik dan buruk saling melengkapi. Ya, atas-bawah, tarik-tolak, pria-wanita, positif-negatif. Seakan memang kesimetrian adalah prinsip yang begitu fundamental.
Tapi, apakah memang demikian?
Paling tidak ternyata materi pun menyetujuinya. Setiap materi di semesta punya pasangan yang berlawanan, dan fisikawan menyebutnya sebagai anti-materi.
Pasangan Materi
Apa lagi itu fermion? Bukannya yang ada cuma elektron, proton, dan neutron? Kalau begitu, kenalkan, model standar partikel elementer
Sedikit tentang Medan Kuantum
Tapi, apakah memang demikian?
Paling tidak ternyata materi pun menyetujuinya. Setiap materi di semesta punya pasangan yang berlawanan, dan fisikawan menyebutnya sebagai anti-materi.
Pasangan Materi
Apa yang dimaksud sebagai materi di sini? Ya semuanya, saya, kamu, gadget yang kamu pegang, udara yang kamu hirup, bumi yang kamu pijak. Semua ini, jika dipecah-pecah, akan selalu menghasilkan kumpulan partikel yang sama, disebut sebagai fermion.
Apa lagi itu fermion? Bukannya yang ada cuma elektron, proton, dan neutron? Kalau begitu, kenalkan, model standar partikel elementer
Seluruh alam semesta diatur oleh 17 partikel di atas. Ada dua tipe partikel, yakni fermion (12 macam), yang merupakan penyusun materi, dan boson (5 macam), yang memberi gaya. Proton dan neutron sebenarnya terdiri dari 3 partikel quark, sehingga kurang lebih, mayoritas materi yang kita lihat disusun oleh quark dan elektron.
Perhatikan bahwa setiap partikel memiliki 3 properti intrinsik dasar yang menjadi dasar klasifikasi mereka, yakni massa, muatan, dan spin. Mungkin yang kita jarang dengar adalah spin, namun anggap saja itu representasi momentum angular dari partikelnya, meskipun mereka belum tentu benar-benar “berputar”. Kita simpan saja penjelasan akan spin lain waktu.
Setiap fermion memiliki pasangan partikel dengan muatan berlawanan. Inilah yang dinamakan anti-materi. Anti-materi memiliki massa dan spin persis sama dengan pasangannya, hanya berbeda muatan. Misal, elektron memiliki muatan -1, maka anti-elektron (dikenal sebagai positron) memiliki muatan +1. Quark atas memiliki muatan +2/3, maka anti-quark atas memiliki muatan -2/3.
Kenapa hanya fermion yang punya anti-materi? Karena perhatikan semua boson (kecuali W boson) tidak bermuatan. W Boson sendiri selalu memungkinkan bermuatan positif atau negatif. Tapi, bukankah neutrino juga tidak bermuatan? Khusus untuk neutrino, yang membedakannya dengan anti-materinya adalah bilangan lepton dan chirality. Apa pula kedua hal itu? Kita simpan penjelasannya lain waktu.
Bagian setelah ini adalah penjelasan tambahan mengenai anti-materi. Jika merasa cukup dengan penjelasan di atas, maka tidak perlu membaca jawaban ini sampai selesai.
Annihilasi
Ketika partikel elementernya punya anti-materi, maka semua yang dibangun oleh partikel-partikel itu juga punya anti-materi. Misalkan, proton terdiri dari 2 quark atas dan 1 quark bawah, sehingga muatannya +1, maka terdapat anti-proton yang terdiri dari 2 anti-quark atas dan 1 anti-quark bawah, sehingga muatannya -1. Anti-proton, anti-neutron, dan positron bisa membentuk anti-hidrogen. Anti-oksigen dan 2 anti-hidrogen bisa membentuk anti-air (dum bang tess, saya tidak berniat bercanda by the way). Sehingga, bisa ada anti-saya, anti-kamu, anti-bumi, anti-matahari, atau bahkan seluruh semesta yang dibentuk dari anti-materi.
Tapi, kenapa tidak pernah ada? Kenapa tidak pernah ditemukan anti-air atau anti-glukosa? Faktanya, memang tidak pernah ditemukan anti-materi dalam bentuk bebas di semesta ini!
Ibarat cinta sejati, materi dan anti-materinya ternyata tidak bisa dipisahkan lama-lama. Setiap kali materi bertemu anti-materi, mereka akan melebur dan memancarkan energi. Proses ini dinamakan annihilasi. Kita bisa lihat bahwa saat ini materi ada dimana-mana, sehingga jikalaupun ada anti-materi yang terbentuk di semesta, maka ia akan langsung segera melebur diri bersama materi apapun yang ia temui.
Akan tetapi, darimana anti-materi ini sendiri bisa terbentuk? Untuk bisa memahaminya kita perlu sedikit menyinggung teori medan kuantum. Jangan takut. Istilahnya serem, tapi selama imajinasi kita aktif, teori fisika apapun bisa terpahami dengan cukup baik.
Sedikit tentang Medan Kuantum
Setiap 17 tipe partikel di atas, sebenarnya memiliki representasi berupa medan. Tidak usah berpikir ribet, anggap saja medan itu seperti udara di atmosfer, yang pada setiap titik bisa diukur berapa banyak partikel udara di sana. Nah, setiap tipe partikel elementer memiliki suatu ukuran di setiap titik di semesta, kita sebut ini sebagai medan kuantum. Misalkan, seluruh semesta ini terisi oleh medan elektron, yang berisi seberapa “elektron” titik itu di semesta.
Nilai medan kuantum pada tiap titik biasanya diibaratkan seperti osilasi (getaran). Di hampir semua tempat di semesta, nilai getaran medan kuantum ini rata-rata cukup kecil (seperti riak-riak kecil di permukaan air). Di tempat dimana nilai getaran ini cukup besar, partikel hadir. Getaran dalam medan kuantum ini bisa dianggap sebagai fluktuasi energi, sehingga adanya partikel merupakan manifestasi dari getaran energi yang cukup besar dalam medan kuantum.
Akan tetapi, seharusnya pada setiap getaran dalam medan kuantum, terbentuk 2 partikel, yakni materi dan anti-materinya. Sehingga, pada dasarnya, ketika ada fluktuasi energi yang cukup besar pada suatu titik di semesta, materi dan anti-materi bisa tetiba terbentuk dari energi itu. Ini seperti kebalikan dari proses annihilasi. Ketika materi dan anti-materi bertemu, mereka melebur dan menghasilkan energi, dan ketika ada energi cukup besar, materi dan anti-materi bisa terbentuk.
Dengan demikian, setiap materi, seharusnya punya pasangan anti-materi. Tapi kemana pasangannya? Kenapa semua materi di semesta ini jomblo?
Misteri Baryogenesis
Salah satu dari masalah fisika yang belum diselesaikan adalah misteri baryogenesis. Apa itu? Seperti yang dijelaskan sebelumnya, jumlah materi dan jumlah anti-materi yang terbentuk ketika Big Bang seharusnya sama. Pada sekitar detik setelah big bang, seluruh materi dan anti-materi ini saling melebur dan menghasilkan radiasi energi besar-besaran. Akan tetapi somehow, ada yang merusak simetri sehingga dalam peleburan massal ini, seluruh anti-materi habis dan menyisakan hanya materi saja, yang kemudian membentuk semesta ini sekarang.
Proses terjadinya ketidakseimbangan ini dinamakan sebagai baryogenesis. Kenapa? Baryon sebenarnya sebutan untuk proton dan neutron, karena mereka berdua pembentuk utama maeri di semesta. Jadi, baryogenesis adalah proses pembentukan baryon, namun dalam proses ini, tidak ada anti-baryon yang terbentuk. Misteri ini masih belum terselesaikan sampai sekarang.
Tapi bersyukurlah, karena jika memang semesta berada dalam simetri sehingga jumlah materi dan anti-materi memang sama, maka semesta yang terbentuk hanyalah lautan radiasi dengan fluktuasi energi yang tinggi. Materi dan anti-materi terbentuk dan melebur kembali dimana-mana. Tidak akan ada galaksi, bintang, apalagi kehidupan.
Demikian artikel Pengertian Anti Materi atau Antimatter Lengkap semoga bisa bermanfaat.
Sumber: https://qr.ae/TWnFKL
