Kelangsingan Proton Membingungkan Ilmuwan

Jangankan bicara Higgs boson atau "partikel tuhan" yang belum bisa dipastikan keberadaannya. Proton, partikel atomik, yang sudah umum dan diungkap dalam beragam ensiklopiedia sains anak saja masih membuat bingung para ilmuwan.

Kebingungan tentang proton adalah soal radiusnya. Eksperimen baru-baru ini menemukan bahwa proton ternyata tak segendut yang diduga. Radius proton berdasarkan pengukuran terbaru lebih kecil dari sebelumnya.

"Perbedaan radius itu cukup besar," kata Randolf Pohl, peneliti dari Max Planck Institute of Quantum optics seperti dikutip Livescience, Senin (15/4/2013).

Proton diketahui sebagai muatan positif yang ada di inti atom. Pengukuran sebelumnya menunjukkan bahwa radius proton adalah 0,8768 femtometer. Femtometer adalah sepersejuta dari sepermiliar meter.

Namun, pengukuran terbaru pada tahun 2009 menunjukkan bahwa proton lebih langsing. Radius atau jari-jari proton hanya 0,84087 femtometer, 4 persen berbeda dengan hasil pengukuran sebelumnya. Dalam fisika partikel, ini adalah perbedaan yang cukup signifikan.

Radius proton biasa diukur dengan dua metode. Pertama dengan menembakkan elektron dan kedua dengan mengamati perilaku elektron yang mengelilingi inti atom.

Pada cara pertama, radius proton diketahui dengan melihat elektron yang dibelokkan saat dihantamkan pada proton. Pada cara kedua, radius proton diukur berdasarkan jumlah energi yang dibutuhkan bagi elektron untuk berpindah orbital atau level saat mengelilingi inti atom.

Pengukuran yang dilakukan oleh Pohl dengan cara berbeda adalah yang memunculkan perbedaan radius. Pohl mengukur radius proton dengan memanfaatkan partikel subatomik yang disebut muon. Muon punya massa 200 kali lebih besar dan mengorbit inti atiom 200 kali lebih dekat daripada elektron.

Kesalahan dalam pengukuran mungkin menjadi penjelasan perbedaan itu. Namun, Pohl mengatakan, itu adalah penjelasan yang terlalu membosankan.

John Arrington dari Argonne National Laboratory di Illinois mengungkapkan, perbedaan ini mungkin mengungkap rahasia baru dalam fisika. Mungkin ada yang belum diketahui tentang interaksi muon dan elektron dengan partikel lain.

Salah satu penjelasan hal tersebut adalah bahwa proton bukan satu-satunya partikel yang membawa gaya antarpartikel. Mungkin ada partikel yang tak diketahui yang berperan, menyebabkan perbedaan hasil pengukuran radius proton.

Untuk menginvestigasi lebih lanjut perbedaan radius proton itu, kini telah dirancang sebuah eksperimen baru dalam proyek Muon Scattering Experiment (MuSE) di Paul Scherrer Institut, Swiss.

Menurut rencana, proyek akan mengoleksi data pada tahun 2015 atau 2016. Jadi, untuk sementara, perbedaan radius proton tetap akan jadi teka-teki. "Ini tak mudah. Kami berharap bisa melakukannya dalam waktu kurang dari 10 tahun," Arrington.

sumber : sains.kompas.com