Massa, Materi dan Model Materi

Massa, Materi dan Model Materi

Dzargon Physics - Jika fisikawan tidak dapat berinteraksi dengan beberapa fenomena secara langsung, mereka sering membayangkan sebuah model untuk sistem fisik yang terkait dengan fenomena tersebut. Dalam konteks ini, model adalah sistem komponen fisik, seperti elektron dan proton dalam atom. Setelah kita mengidentifikasi komponen fisik, kita membuat prediksi tentang perilaku sistem, berdasarkan interaksi antara komponen sistem dan / atau interaksi antara sistem dan lingkungan di luar sistem.

Sebagai contoh, perhatikan tingkah laku materi. Kubus 1 kg kubik padat, seperti di sebelah kiri Gambar 1.2, memiliki panjang 3,73 cm di sampingnya. Apakah kubus ini tidak lain hanyalah emas dari dinding ke dinding, tanpa ruang kosong? Jika kubus dipotong setengahnya, kedua keping itu tetap mempertahankan identitas kimiawi mereka sebagai emas murni. Tapi bagaimana jika potongannya dipotong lagi dan lagi, tanpa batas waktu? Akankah potongan yang lebih kecil dan kecil selalu menjadi emas? Pertanyaan seperti ini dapat ditelusuri kembali ke filsuf Yunani awal. Dua di antaranya-Leucippus dan muridnya Democritus-tidak dapat menerima gagasan bahwa stek semacam itu bisa berlangsung selamanya. Mereka berspekulasi bahwa proses akhirnya harus berakhir saat menghasilkan partikel yang tidak bisa lagi dipotong. Dalam bahasa Yunani, atom berarti "tidak licin." Dari sini muncullah kata bahasa Inggris kita.

Mari kita tinjau sebentar beberapa model historis struktur materi. Model Yunani dari struktur materi adalah bahwa semua materi biasa terdiri dari atom, seperti yang disarankan ke kanan bawah kubus pada Gambar 1.2. Di luar itu, tidak ada struktur tambahan yang ditentukan dalam model-atom yang bertindak sebagai partikel kecil yang saling berinteraksi, namun struktur internal atom bukanlah bagian dari model. Pada tahun 1897, J. J. Thomson mengidentifikasi elektron sebagai partikel bermuatan dan sebagai penyusun atom. Hal ini menyebabkan model pertama atom yang mengandung struktur internal.

Setelah penemuan nukleus pada tahun 1911, sebuah model dikembangkan di mana masing-masing atom terdiri dari elektron yang mengelilingi inti pusat. Sebuah nukleus ditunjukkan

Pada Gambar 1₂. Model ini mengarah pada pertanyaan baru-apakah nukleus memiliki struktur? Artinya, apakah inti partikel tunggal atau kumpulan partikel? Komposisi nukleus yang sebenarnya tidak diketahui sepenuhnya bahkan sampai sekarang, namun pada awal 1930an sebuah model berkembang yang membantu kita memahami bagaimana nukleus berperilaku. Secara khusus, para ilmuwan menentukan bahwa menempati inti adalah dua entitas dasar, proton dan neutron. Proton membawa muatan listrik positif, dan unsur kimia tertentu diidentifikasi dengan jumlah proton di nukleusnya. Nomor ini disebut nomor atom dari elemen. Misalnya, inti atom hidrogen mengandung satu proton (dan dengan demikian jumlah atom hidrogennya adalah 1), nukleus atom helium mengandung dua proton (nomor atom 2), dan nukleus dari atom uranium mengandung 92 proton ( Nomor atom 92). Selain nomor atom, ada nomor kedua yang menggambarkan atom-nomor massa, yang didefinisikan sebagai jumlah proton ditambah neutron dalam inti. Jumlah atom dari unsur tidak pernah bervariasi (yaitu, jumlah proton tidak bervariasi) namun jumlah massa dapat bervariasi (yaitu, jumlah neutron bervariasi). Adanya neutron telah diverifikasi secara meyakinkan pada tahun 1932. Sebuah neutron tidak memiliki muatan dan massa yang sama dengan proton. Salah satu tujuan utamanya adalah bertindak sebagai "lem" yang memegang inti bersama. Jika neutron tidak ada di nukleus, kekuatan yang menjijikkan antara partikel bermuatan positif akan menyebabkan nukleus terlepas.

Tapi apakah ini dimana proses mogok berhenti? Proton, neutron, dan sejumlah partikel eksotis lainnya sekarang diketahui terdiri dari enam varietas partikel yang berbeda yang disebut quark, yang telah diberi nama naik, turun, aneh, terpesona, bawah, dan atas. Kuark up, charmed, dan top quarks memiliki muatan listrik +⅔ dari proton, sedangkan quark bawah, aneh, dan bawah memiliki muatan -⅓ dari proton. Proton terdiri dari dua quark dan satu quark bawah, seperti yang ditunjukkan di bagian atas pada Gambar 1.2. Anda dapat dengan mudah menunjukkan bahwa struktur ini memprediksi muatan yang benar untuk proton. Demikian juga, neutron terdiri dari dua quark bawah dan satu quark, memberikan muatan bersih nol.

Proses model bangunan ini adalah salah satu yang harus Anda kembangkan saat Anda belajar fisika. Anda akan ditantang dengan banyak masalah matematika untuk dipecahkan dalam penelitian ini. Salah satu teknik yang paling penting adalah membangun model untuk masalah - mengidentifikasi sistem komponen fisik untuk masalah, dan membuat prediksi perilaku sistem berdasarkan interaksi antara komponen sistem dan / atau interaksi antara Sistem dan lingkungan sekitarnya.

Share this post