0

MAKALAH FISIKA INTI

Dapatkah Antiproton, Antineutron

dan Antielektron Secara Kolektif

Membentuk Antimateri Seperti

Proton, Neutron, dan Elektron

Membentuk Atom ?

FITRI RAMADHANI

1112040023

JURUSAN FISIKA UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2014

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Besarnya keingintahuan manusia membuat dinamika dan perkembangan ilmu

pengetahuan telah banyak mengungkapkan banyak misteri alam semesta. Manfaat dari

perkembangan ilmu itu sendiri pun telah membawa dampak yang luar biasa dalam

kehidupan. Meskipun terungkapnya sebuah misteri itu kadang hanya diawali dengan teori,

dimana teori itu sendiri terkadang kurang mendapat tanggapan saat disampaikan.

Tidak ada yang kekal di dunia ini. Pernyataan itulah yang sering kita dengar

dikehidupan ini. Hal itu pun ternyata sifatnya sama dengan teori fisika. Ilmuan terdahulu

beranggapan jika bumi itu tidak bulat, namun pada kenyataanya ternyata bumi bulat.

Kemudian ilmuan dulu berangan – angan untuk bisa terbang layaknya burung, dan

kejadian juga seperti sekarang ini manusia berhasil menciptakan pesawat terbang yang

dapat membawa kita terbang di udara. Sama halnya dengan ilmuan terdahulu yang

menganggap bahwa selain materi ada juga anti-materi yang belum dapat dibuktikan pada

masa itu.

Mungkin pernah terpikir pada diri kita bahwa semua yang kita lihat adalah sebuah

materi. Tentu hampir semua orang berpikiran seperti itu. Tapi ternyata ada pula yang

disebut anti-materi. Kita mungkin bingung seperti apakah anti-materi itu. Jika lawan putih

adalah hitam, maka lawan materi adalah anti-materi, bukan? Lalu jika materi adalah suatu

keberadaan, maka anti-materi adalah suatu ketiadaan. Namun anti-materi itu ada. Sungguh

paradoks yang membingungkan.

Jika proton, elektron, dan neutron dapat membentuk materi, apakah mungkin

antiproton, antielektron, dan antineutron dapat membentuk antimateri? Pada makalah ini

akan dibahas secara mendalam mengenai antiproton, antielektron, dan anti neutron, dan

akan diidentifikasi pula apakah ketiga antipartikel tersebut dapat membentuk antimateri.

B. Tujuan

1. Untuk mengetahui konsep mengenai antiproton, antineutron, dan antielektron

2. Untuk mengetahui apakah antiproton, antineutron dan entielektron secara kolektif

dapat membentuk antimateri

3. Untuk mengetahui penyusun antimateri

4. Untuk mengetahui penemuan antimateri

5. Untuk mengetahui pembentukan antimateri

6. Untuk mengetahui alat pembuat antimateri

C. Manfaat

1. Mahasiswa dapat mengetahui konsep mengenai antiproton, antineutron, dan

antielektron

2. Mahasiswa dapat mengetahui apakah antiproton, antineutron dan entielektron

secara kolektif dapat membentuk antimateri

3. Mahasiswa dapat mengetahui penyusun antimateri

4. Mahasiswa dapat mengetahui penemuan antimateri

5. Mahasiswa dapat mengetahui pembentukan antimateri

6. Mahasiswa dapat mengetahui alat pembuat antimateri

2

BAB II

ISI

A. Konsep Antiproton, Antielektron, dan Antineutron

1. Antiproton

Antiproton, p adalah antipartikel dari proton. Antiproton merupakan antimateri

stabil, tetapi mereka biasanya berumur pendek karena setiap kali bertabrakan dengan

proton kedua partikel tersebut musnah dalam bentuk ledakan energi .

Antiproton memiliki muatan listrik sebesar -1 , berlawanan dengan muatan listrik

proton sebesar +1, diprediksi oleh Paul Dirac pada tahun 1933. Dirac menerima Hadiah

Nobel pada tahun 1928 untuk publikasinya mengenai persamaan yang meramalkan

adanya solusi positif dan negatif terhadap persamaan Energi (E = mc2) dari Einstein

dan keberadaan positron yaitu antimateri analog ke elektron , dengan muatan positif

dan spin berlawanan.

2. Antineutron

Antineutron adalah antipartikel dari neutron dengan simbol n . Antipartikel ini

memiliki massa yang sama dengan neutron , dan tidak memiliki muatan listrik, tetapi

memiliki nomor yang berlawanan dengan baryon (+1 untuk neutron , -1 untuk

antineutron). Hal ini karena antineutron terdiri dari antiquark, sedangkan neutron terdiri

dari quark.

Antineutron bersifat netral sehingga tidak mudah diamati secara langsung.

Sebaliknya, produk-produk hasil pemusnahan antimateri dengan materi biasa yang

dapat teramati. Secara teori, antineutron bebas harus membusuk menjadi antiproton,

sebuah positron dan neutrino dalam proses analog dengan peluruhan beta neutron

bebas. Antineutron ditemukan melalui tabrakan antarproton di Bevatron (Lawrence

Berkeley National Laboratory) oleh Bruce Cork pada tahun 1956 , setahun setelah

antiproton ditemukan.

3. Antielekron (positron)

Antielektron atau positron adalah antipartikel atau pasangan antimateri dari

elektron. Positron memiliki muatan listrik sebesar +1.6 x 1019 C, spin ½, dan massa

yang sama dengan elektron. Ketika sebuah positron berenergi rendah bertumbukan

dengan elektron berenergi rendah akan terjadi pemusnahan dan menghasilkan dua foton

sinar gamma. Positron dapat dihasilkan dari emisi positron peluruhan radioaktif

(melalui interaksi lemah), atau melalui produksi pasangan dari foton yang berenergi.

B. Antimateri

1. Penyusun antimateri

Antimateri terdiri atas antipartikel. Seperti pembahasan sebelumnya, setiap

partikel mempunyai antipartikel yang massa dan banyak sifat lainnya identik dengan

partikelnya, kecuali muatan elektriknya yang berbeda tanda. Kita telah mengenal

antipartikel eletron – positron. Antipartikel proton, yaitu antiproton, memiliki massa

(seperti proton) 938 MeV dan spin ½ , tetapi bermuatan –e. Sebuah atom antihidrogen

akan terdiri dari sebuah positron dan sebuah antiproton, dan akan memiliki sifat yang

sama seperti hidrogen biasa.

3

2. Penemuan Antimateri

Konsep antimateri dimulai pada 1928 oleh Paul Dirac. Dirac menyadari bahwa

versi relativistik tentang persamaan gelombang Schrödinger untuk elektron

memprediksi adanya kemungkinan antielektron. Akhirnya, para ilmuan di lab

meneruskan penelitian tersebut, hingga menemukan dan menciptakan ulang beberapa

partikel anti-materi. Antielektron akhirnya ditemukan oleh Carl D. Anderson pada

tahun 1932 dan diberi nama positron (kontraksi dari "elektron positif").

Antiproton oleh peneliti di Berkeley Bevatron pada tahun 1955, dan yang

terakhir antiatom ditemukan oleh Badan Organisasi Nuklir Eropa (Uropean

Organization for Nuclear Research) pada tahun 1998.

3. Pembentukan antimateri

Antimateri terdapat secara alami ; Namun, antimateri biasanya muncul dalam

waktu yang sangat singkat sebelum ia bertemu dengan materi normal, dan hal itu

hanya dapat dibentuk sebagai hasil peluruhan radioaktif, atau ketika partikel

bertabrakan dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Jika materi dan anti-materi bertemu satu sama lain, maka akan menghasilkan

energi yang sempurna dari seluruh massa materi. Jika kita berhasil saja membuat 1

gram anti materi dan direaksikan bersama 1 gram materi, maka kita bisa menghasilkan

energi 180 triliun joule.

Ilmuan sekarang percaya bahwa energi yang dihasilkan oleh reaksi anti-materi

dan materi adalah energi terbesar di alam semesta kekuatannya sebanding dengan 30

reaksi fusi nuklir. Setara dengan 2 buah bom atom yang menimpa kota Hiroshima,

Jepang. Namun sayang untuk menghasilkan 1 gram anti-materi saja dengan teknologi

yang ada sekarang ini, manusia membutuhkan waktu sekitar 100 juta tahun.

Gambar 1. Penelitian Antimateri

4. Isu Antimateri

Bayangkan saja bila 1 gram anti-materi bertemu dengan 1 gram materi bisa

memiliki kekuatan sedahsyat bom nuklir yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki.

Apakah yang aka terjadi bila terdapat 1 kg anti-materi? Tentu dunia ini bisa hancur.

Kira-kira begitulah yang ditakutkan oleh umat manusia mengenai penelitian dan

pembuatan anti-materi ini.

Namun seperti yang telah dijelaskan di atas, sangatlah sulit untuk menciptakan

anti-materi. Menurut penulis senior SPACE yang secara ekstensif mempelajari anti-

materi, Clara Moskowitz, mengatakan, anti-materi tak akan menghancurkan Bumi.

Bahkan bila semua anti-materi yang telah diciptakan ilmuan dikumpulkan sekalipun,

ledakannya bahkan tak bisa memanaskan secangkir teh.

4

Menurut fisikawan CERN Rolf Landua, ia mengkhawatirkan aplikasi atom ini

pada militer. “Ambil satu gram anti-materi. Dengan teknologi CERN saat ini, kita

mampu menghasilkan sekitar 10 nanogram antimateri per tahun, dengan biaya sekitar

US$10-20 juta (Rp85,8-171,6 miliar)”.

Setelahnya, harus berurusan dengan masalah cara menyimpan sebegitu banyak

partikel itu (sekitar 10 kuantiliun antiproton). “Jelas sekali, butuh 100 juta tahun dan

US$1.000 triliun (Rp8.589 kuantiliun) untuk membuat satu gram anti-materi. Hal ini

jelas nampak ambisius, bahkan bagi militer AS”.

Apa lagi, ambisi semacam ini tak ada gunanya. “Mengapa membuat 20 kilo ton

bom antihidrogen saat seribu kali bom hidrogen lebih kuat sudah ada dalam stok

negara adidaya itu?” tutup Landu

Gambar 2. Ledakan Nuklir

5. Alat Pembuat Antimateri

Atom Smashers adalah sebuah teknologi untuk menciptakannya untuk sekarang ini.

Teknologi ini milik CERN yang memiliki saluran yang panjang dengan magnet super

kuat mengelilingi saluran tersebut sehingga atom yang bergerak didalamnya dapat

meluncur mendekati kecepatan cahaya (sekarang ini manusia belum bisa menggerakan

benda sebanding dengan kecepatan cahaya). Atom yang disalurkan melalui saluran itu

meluncur dengan kecepatan tinggi dan menabrak target sehingga menciptakan partikel

yang baru dari hasil tabrakan itu dan melekat pada medan magnet. Anti materi yang

dihasilkannya pun hanya seper-triliun gram atau satu pictogram dalam setiap tahunnya

dan energi yang dihasilkan dari antimateri selama itu pun hanya bisa menyalakan lampu

100 watt selama 3 detik.

Gambar 3. Atom Smasher

5

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Antimateri terdiri atas antipartikel. Setiap partikel mempunyai antipartikel yang massa

dan banyak sifat lainnya identik dengan partikelnya, kecuali muatan elektriknya yang

berbeda tanda. Partikel–antipartikel terdiri atas, proton–antiproton, elektron–positron, dan

neutron–antineutron. Ilmuwan telah menemukan antihidrogen yang terdiri dari sebuah

positron dan sebuah antiproton, dan memiliki sifat yang sama seperti hidrogen biasa.

6

DAFTAR PUSTAKA

H.P. Mumm, T.E. Chupp, R.L. Cooper, K.P. Coulter, S.J. Freedman, B.K. Fujikawa, A. García,

G.L. Jones, J.S. Nico, A.K. Thompson, C.A. Trull, J.F. Wilkerson, F.E. Wietfeldt. New

limit on time-reversal violation in beta decay. Physical Review Letters, 2011, Vol. 107,

Issue 10, DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.102301.

Kaplang, Irvin. 1977. Nuclear Physics. Canada : Wesley Publishing Company.

Krane, Kenneth. 2008. Fisika Modern. Jakarta : UI-Press.

Kusminarto. 1994. Pokok-Pokok Fisika Modern. Yogyakarta : Balai Pustaka Depdiknas.

http://en.wikipedia.org/wiki/Antimatter#Antiprotons.2C_antineutrons.2C_and_antinuclei