Browse By

Atomos

Jika disebut perkataan atom, sudah pasti ramai yang mampu menerangkan secara kasar; apakah definisinya? Apakah signifikannya dalam pengajian sains dan macam-macam lagi? Ramai juga yang akan mengatakan bahawa atom adalah bentuk terkecil bagi jirim (matter), dan tidak dapat dipecahkan lagi. Lagipun, perkataan atom berasal dari perkataan Greek iaitu atomos yang membawa maksud tidak boleh dibahagikan (indivisible)! Betullah tu, bukan?

Tak semudah itu, sayang.

Sebagai permulaan, kenyataan di mana atom dibina oleh komponen yang lebih kecil iaitu elektron, neutron dan proton bukanlah suatu rahsia; sejak 1897 apabila elektron pertama kali dijumpai. Bertitik tolak dari itu, umat manusia tidak pernah berpuas hati dan sentiasa ingin mencari bahan binaan terkecil yang membina alam semesta kita.

Hasilnya, para fizikawan zarah (particle physicists) seantero dunia berjaya menemukan dan menjadualkan zarah-zarah (yang kita anggap) terkecil (setakat ini) yang dipanggil zarah-zarah keunsuran (elementary particles). Jadual di bawah menunjukkan zarah-zarah tersebut disusun mengikut dua kelas utamanya iaitu fermion (yang terbahagi kepada lepton dan quark) serta boson. Dalam bahasa mudahnya, fermion dikenali sebagai zarah jirim (matter particles) yang bertanggungjawab untuk membentuk semua objek di alam semesta ini. Manakala, boson pula lebih dikenali sebagai zarah pembawa daya (force carrier particles) kerana mereka berfungsi untuk memindahkan daya dari satu fermion ke fermion yang lain.

Proses memindahkan daya antara fermion menggunakan boson ini lebih popular diterangkan menggunakan analogi berikut:

Anggap dua orang yang berada di atas sampan itu adalah fermion yang tidak mampu bergerak ke mana-mana (melainkan mereka mendayung menggunakan tangan mereka, tapi cuba abaikan kemungkinan itu ya!). Bayangkan juga, lelaki di atas sampan kanan mempunyai sebuah bola – yang diibaratkan sebagai boson, dan dia membaling bola itu ke rakannya di sebelah kiri (analogi kepada boson dipindahkan dari satu fermion ke fermion yang lain). Dengan membaling bola itu, akibat dari Hukum Keabadian Momentum (Law of Conservation of Momentum), lelaki di sebelah kanan akan tercampak ke belakang; perkara yang sama berlaku kepada lelaki di sebelah kiri. Melalui pemerhatian ini, kita boleh katakan bahawa daya telah dipindahkan dari satu zarah ke zarah (fermion) yang lain, melalui pemindahan zarah (boson).

Konsep yang mudah bukan?

Suka untuk saya tambah satu input yang saya kira menarik – setiap fermion hanya akan berinteraksi dengan sesetengah boson sahaja. Sebagai contoh, quark hanya akan memindahkan daya antara mereka menggunkan gluon; daya tersebut dikenali sebagai daya kuat (strong force). Photon pula hanya berminat untuk memindahkan daya elektromagnet (electromagnetic force) antara zarah-zarah bercas seperti elektron. Boson W dan Z pula membawa daya lemah (weak force) antara neutrino. Boson Higgs, iaitu zarah asas paling baharu ditemui (iaitu pada tahun 2012), bertanggungjawab memberikan jisim kepada zarah-zarah lain. Zarah keunsuran dan daya asas ini diterangkan oleh sebuah teori yang dikenali sebagai Model Standard (The Standard Model).

Err.. what the fizik?

Tak apalah, sebelum saya melalut terlalu panjang, eloklah saya berhenti sampai di sini sahaja. Tapi sebelum saya akhiri entri kali ini, mungkin ada antara pembaca yang tertanya-tanya di mana letaknya proton dan neutron dalam Model Standard? Jawapannya, proton dibentuk oleh dua quark atas (up quarks) dan satu quark bawah (down quark). Neutron pula dibentuk oleh satu quark atas dan dua quark bawah. Jadi, neutron dan proton secara relatifnya adalah besar berbanding zarah-zarah keunsuran yang kita dah bincangkan tadi!

Maka, atom tu bukanlah atomos mana pun, bukan?