25.4 C
Jakarta

Bagaimana Magnetic Quivers Menulis Ulang Aturan Fisika Partikel

Published:

Fisikawan telah memperkenalkan konsep magnetic quiver untuk menganalisis teori medan kuantum (QFT), mengungkap cara baru untuk memvisualisasikan interaksi dan properti dalam sistem ini. Kredit: SciTechDaily.com

Konsep sederhana peluruhan dan fisi “tempat getaran magnet” membantu memperjelas fisika kuantum dan struktur matematika yang kompleks.

Para peneliti menggunakan tabung magnetik untuk mempelajari dasar-dasar fisika kuantum, khususnya melalui lensa teori medan kuantum supersimetris. Mereka telah memberikan interpretasi baru tentang mekanisme Higgs, yang menggambarkan bagaimana partikel memperoleh massa dan potensi peluruhan dan fisi dalam QFT.

Perintis Studi Fisika Kuantum

Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Marcus Sperling, pemimpin proyek penghargaan START di Fakultas Fisika, Universitas Wina, telah membangkitkan minat komunitas ilmiah dengan hasil perintis dalam fisika kuantum: Dalam studi mereka saat ini, para peneliti menafsirkan ulang mekanisme Higgs, yang memberikan massa partikel elementer dan memicu transisi fase, menggunakan konsep “tempat getaran magnet”. Karyanya kini telah dipublikasikan di jurnal bergengsi Surat Tinjauan Fisik.

Landasan penelitian Marcus Sperling, yang terletak di persimpangan antara fisika dan matematika, adalah Quantum Field Theory (QFT) – sebuah konsep fisika-matematis dalam fisika kuantum yang berfokus pada mendeskripsikan partikel dan interaksinya pada tingkat subatom. Sejak tahun 2018, ia telah mengembangkan apa yang disebut “magnetic quiver” bersama rekan-rekannya – alat grafis yang merangkum semua informasi yang diperlukan untuk mendefinisikan QFT, sehingga menampilkan interaksi kompleks antara bidang partikel atau besaran fisik lainnya dengan jelas dan intuitif.

Peluruhan dan fisi tabung magnetik memberikan wawasan tentang dasar fisika dan matematika teori medan kuantum. QFT adalah kerangka untuk mendeskripsikan fenomena fisik yang tak terhitung jumlahnya: dari partikel subatom hingga alam semesta. Kredit: Pedro del Real

Getaran Magnetik Metaforis

Tempat anak panah terdiri dari panah dan simpul yang diarahkan. Panah melambangkan medan kuantum (bidang materi), sedangkan simpul melambangkan interaksi – misalnya kuat, lemah, atau elektromagnetik – antar medan. Arah panah menunjukkan bagaimana medan diberi muatan akibat interaksi, misalnya, berapa muatan listrik yang dibawa partikel.

Marcus Sperling menjelaskan, “Istilah ‘magnet’ juga digunakan secara metaforis di sini untuk menunjukkan sifat kuantum tak terduga yang terlihat oleh representasi ini. Mirip dengan putaran elektron, yang dapat dideteksi melalui medan magnet, magnetic quiver mengungkapkan sifat atau struktur tertentu di QFT yang mungkin tidak terlihat jelas pada pandangan pertama.”

Dengan demikian, mereka menawarkan cara praktis untuk memvisualisasikan dan menganalisis fenomena kuantum yang kompleks, memfasilitasi wawasan baru mengenai mekanisme yang mendasari dunia kuantum.

Supersimetri QFT

Untuk penelitian saat ini, keadaan dasar stabil (vacua) – konfigurasi energi terendah di mana tidak ada partikel atau eksitasi – dalam berbagai “QFT supersimetris” dieksplorasi. QFT ini, dengan simetri ruang-waktu yang disederhanakan, berfungsi sebagai lingkungan laboratorium, karena menyerupai sistem fisik partikel subatom yang sebenarnya tetapi memiliki sifat matematika tertentu yang memudahkan penghitungan.

Pemenang penghargaan FWF START, Sperling berkata, “Penelitian kami berkaitan dengan dasar-dasar pemahaman kita tentang fisika. Hanya setelah kami memahami QFT di lingkungan laboratorium, kami dapat menerapkan wawasan ini ke model QFT yang lebih realistis.” Konsep tempat panah magnetik – salah satu topik penelitian utama proyek START Sperling di Universitas Wina – digunakan sebagai alat untuk memberikan deskripsi geometris yang tepat tentang ruang hampa kuantum baru.

Peluruhan & Fisi: Mekanisme Higgs Ditafsirkan Kembali

Dengan perhitungan berdasarkan aljabar linier, peneliti Antoine Bourget (Universitas Paris Saclay), Marcus Sperling, dan Zhenghao Zhong (Universitas Oxford) menunjukkan bahwa – analog dengan radioaktivitas dalam inti atom – tabung magnetik dapat meluruh ke keadaan yang lebih stabil atau fisi menjadi dua tempat anak panah terpisah. Transformasi ini menawarkan pemahaman baru tentang mekanisme Higgs di QFT, yang dapat meluruh menjadi QFT yang lebih sederhana atau fisi menjadi QFT yang terpisah dan independen.

Fisikawan Sperling menyatakan, “Mekanisme Higgs menjelaskan bagaimana partikel elementer memperoleh massanya melalui interaksi dengan medan Higgs, yang menembus seluruh alam semesta. Partikel berinteraksi dengan medan ini saat bergerak melintasi ruang angkasa – mirip dengan perenang yang bergerak di air.”

Partikel yang tidak bermassa biasanya bergerak dengan kecepatan cahaya. Namun, ketika berinteraksi dengan medan Higgs, ia “menempel” pada medan tersebut dan menjadi lamban, sehingga menyebabkan munculnya massanya. Oleh karena itu, mekanisme Higgs merupakan konsep penting untuk memahami unsur-unsur dan kekuatan fundamental alam semesta.

Secara matematis, algoritma “peluruhan dan fisi” didasarkan pada prinsip aljabar linier dan definisi stabilitas yang jelas. Ini beroperasi secara mandiri dan tidak memerlukan masukan eksternal.

Hasil yang dicapai melalui metode yang diilhami fisika tidak hanya relevan dalam fisika tetapi juga dalam penelitian matematika: Metode ini menawarkan deskripsi mendasar dan valid secara universal tentang struktur vakum kuantum yang kompleks dan saling terkait, yang mewakili kemajuan signifikan dalam matematika.

Referensi: “Peluruhan dan Fissi Magnetic Quivers” oleh Antoine Bourget, Marcus Sperling dan Zhenghao Zhong, 31 Mei 2024, Surat Tinjauan Fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.221603

Related articles

Recent articles

spot_img