Kisah Pembentukan Atom Pertama Alam Semesta

Bagaimana dua quark bermuatan positif dapat senang hati duduk berdampingan di dalam proton? solusi untuk teka-teki ini terletak pada gaya nuklir kuat yang dibutuhkan untuk merekatkannya.

Fisikawan mengetahui empat gaya fundamental di alam semesta, dua yang familiar dengan kita karena dapat mudah kita amati di kehidupan, yaitu: Gravitasi dan elektromagnetisme.

Turun di dunia atom, ada dua gaya fundamental yang kurang dikenal, yaitu: Gaya nuklir lemah dam gaya nuklir kuat. Gaya nuklir lemah mengatur radioaktivitas, tetapi gaya nuklir kuatlah yang benar-benar mendominasi di sini.

Gaya nuklir kuat terhitung satu duodecillion kali lebih kuat dari gravitasi. Duodecillion Itu sepuluh diikuti oleh tiga puluh delapan nol. Nilai angka dengan jumlah nol seperti ini jauh lebih banyak daripada jumlah nol pada hitungan jumlah bintang di seluruh alam semesta yang dapat diamati. Gaya nuklir kuat juga seratus kali lebih kuat dari gaya elektromagnetik.

Jadi, dua quark dengan muatan yang sama mungkin ingin menjauh satu sama lain, tetapi gaya nuklir kuat dapat mengesampingkan naluri elektromagnetik ini dan membuat mereka tetap terikat.

Kekuatan yang dimiliki gaya nuklir kuat mungkn menjadikannya raja dari semua gaya, tetapi kerajaan yang diperintahnya kecil. Ia hanya menguasai jarak yang super mini: sekitar sepersetriliun milimeter.

Awalnya energi terlalu tinggi untuk quark dapat terikat bersama melalui gaya nuklir kuat. Ketika quark pertama kali terbentuk, suhu alam semesta lebih dari satu kuadrilliun derajat. Meskipun mereka melintas sangat dekat satu sama lain, quark bertabrakan dengan energi yang sangat tinggi sehingga tidak dapat menempel.

Tapi alam semesta baru terus berkembang sepanjang waktu. Ketika mulai mendingin partikel di dalamnya melambat. Setelah sepersejuta detik pertama suhu turun menjadi hanya satu triliun derajat dan proton pertama dapat terbentuk. Neutron juga terbentuk -- ini jenis partikel lain yang ada di inti atom. Mereka terbuat dari satu quark atas dan dua quark bawah.

Anda mungkin berpikir ini cukup sederhana, tetapi sekali lagi, seperti model atom Bohr, neutron dan proton tidak sesederhana itu. Mengutip Mike Williams, Fisikawan di Massachusetts Institute of Technology: "Ini adalah hal paling rumit yang dapat anda bayangkan," Untuk satu hal, bersama-sama tiga quark -- dikenal sebagai quark valensi -- sebenarnya hanya membuat satu persen dari massa proton. sisanya diambil oleh partikel yang disebut gluon. Mereka adalah partikel yang membawa gaya nuklir kuat. Denga menukar gluon, trio quark valensi mampu mengikat bersama menjadi proton.

Namun itu menjadi sangat asing. Kadang-kadang gluon mengambil energi yang cukup sehingga mereka dapat melakukan beberapa perubahan bentuk sendiri, berubah menjadi quark dan antimaterinya setara dengan anti-quark. Ini disebut "sea quark".

Gluon dan sea quark menyusun 99% massa proton. Karena tidak permanen, fisikawan menyebut sea quark sebagai partikel virtual. Ini berarti bahwa massa proton -- partikel yang dapat anda temukan di pusat setiap atom di alam semesta -- sebagian besar berasal dari sea quark tak terhingga yang sebenarnya tidak ada.