2.3 Hukum Kekekalan
Dalam analisis kita terhadap berbagai gejala fisika, kita telah menggunakan hukum kekekalan energi, momentum linear, dan momentum sudut. Kita yakin bahwa
ketiganya bersifat mutlak dan tidak terlanggarkan. Semua reaksi dan peluruhan partikel elementer tampaknya mematuhi hukum-hukum kekekalan dan aturan-aturan
seleksi tertentu. Termasuk di dalamnya hukum-hukum kekekalan yang lazim bagi: a.
energi massa b.
momentum linear c.
muatan yang berlaku untuk semua interaksi, apakah prosesnya berlangsung di bawah interaksi
kuat, lemah atau gravitasi.
Kekekalan jumlah proton dan neutron dapat ditafsirkan sebagai bentuk lain kekekalan muatan elektrik. Kedua hukum kekekalan bagi berbagai proses inti ini
bekerja cukup baik, kecuali jika kita menerapkannya pada peluruhan beta. Sebagai contoh, peluruhan
e p
n
2.3 tidak mematuhi kekekalan jumlah proton maupun neutron. Tetapi, peluruhan ini
kekekalan jumlah neutron tambah proton, yang dalam proses peluruhan di atas adalah satu pada kedua belah ruasnya. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa
semua peluruhan dan reaksi inti taat asas terhadap hukum kekekalan muatan elektrik dan jumlah nukleon.
2.3.1 Kekekalan Lepton
Kehadiran elektron setelah terjadi peluruhan beta juga menimbulkan masalah dari sudut pandang hukum kekekalan. Beberapa hukum kekekalan atau aturan seleksi
lainnya dapat berlaku juga bagi bilangan-bilangan kuantum lainnya, seperti bilangan lepton.
Elektron dan neutrino memiliki bilangan lepton +1, sedangkan positron dan antineutrino, -1. proton dan neutron memiliki bilangan lepton nol. Dengan demikian,
Universitas Sumatera Utara
proses peluruhan di atas memiliki bilangan lepton nol di ruas kiri dan kanan. Bilangan lepton untuk elektron dan neutrinonya
e
dan juga bilangan lepton untuk meson- dan neutrinonya
, masing-masing secara terpisah adalah kekal dalam semua proses.
Tabel 2.6 Bilangan Lepton
partikel
L
e
L
+1
+1
- 1
- 1
e +1
e
+1
e - 1
e
- 1
e
e 2.4
:
L
+1 0 0 +1 :
e
L 0 +1 -1 0
2.3.2 Kekekalan Baryon
Bilangan baryon didefenisikan bernilai +1 untuk partikel-partikel baryon, -1 untuk antipartikel baryon, dan 0 untuk semua partikel lain. Untuk proses peluruhan atau
reaksi apa saja, bilangan baryon ini juga kekal. Contoh hukum kekekalan ini adalah:
e
e p
n
2.5
: B
+1 +1 0 0
Universitas Sumatera Utara
2.3.3 Kekekalan Strangeness
Walau kita sudah memasukkan bilangan kuantum
L
dan
B
aspek tertentu dari kelakuan partikel elementer belum dapat diperhitungkan. Misalnya, kaon dan hyperon
tidak pernah tercipta secara tunggal, tetapi selalu dua atau lebih setiap kali. Hal ini dan pertimbangan lain melahirkan pengertian bilangan keanehan
S
. Kuark yang memiliki bilangan keanehan S hanya kuark aneh s dengan nilai S = -1 dan antikuark aneh
bilangan keanehannnya S = 1. Selain kuark aneh, kuark yang lain memiliki nilai S = 0.
Didapatkan bahwa
S
kekal dalam semua proses yang berlangsung melalui interaksi kuat dan elektromagnetik. Kaon dan hyperon yang memiliki
S
, tercipta dalam tumbukan energi tinggi yang berkaitan dengan interaksi kuat, dan
kemunculannya yang banyak kali berhubungan dengan keperluan dipenuhinya kekekalan
S
. Suatu contoh seperti itu adalah dalam tumbukan proton-proton.
p
K p
p 2.6
S
: 0 0 -1 1 0 0 Di pihak lain,
S
dapat berubah dalam kejadian yang diatur oleh interaksi lemah. Peluruhan kaon dan hyperon berlangsung melalui interaksi lemah, sehingga
berlangsung dalam waktu sangat lambat. Namun, walaupun interaksi lemah, tidak diijinkan perubahan
S
lebih dari
1
dalam suatu peluruhan. Jadi hyperon
tidak meluruh langsung menjadi neutron, karena
n 2.7
S
: -2 -1 0 tetapi, melalui dua langkah
2.8
S
: -2 -1 0
n
2.9
S
: -1 0 0 Salah satu contoh kekekalan strangeness dalam proses kuat adalah
K p
2.10
S : 0 0 -1 +1
Universitas Sumatera Utara
BAB III
DEKUPLET BARYON YANG PROBLEMATIK
3.1 Asas Larangan Pauli
Kategori