HUBUNGAN HIGGS BOSON, MASSA PARTIKEL, INTI ATOM & ENERGI NUKLIR

 

Oleh :

Muhammad Sontang Sihotang, Aditya Sarewanen Syahputra & Manathan Pangaribuan, Laboratorium Fisika Inti (Nuklir), Program Studi Fisika, Fakultas Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara-Medan

 

Pendahuluan

Fisika modern berupaya menjelaskan struktur dasar alam semesta melalui teori standar partikel. Salah satu penemuan penting adalah Higgs Boson (God Partikel) pada Large Hadron Collider (LHC) tahun 2012, yang menjawab pertanyaan mendasar tentang asal-usul massa partikel. Mekanisme Higgs memungkinkan partikel memperoleh massa melalui interaksi dengan medan Higgs yang memenuhi seluruh ruang (Shaposhnikov, 2015). Tanpa mekanisme ini, partikel tidak akan memiliki massa, sehingga atom dan materi tidak mungkin terbentuk.

 

Pembahasan

Higgs boson merupakan partikel kuantum yang menegaskan keberadaan medan Higgs. Medan ini berinteraksi dengan partikel tertentu dan memberikan massa sesuai kekuatan interaksi. Boson W dan Z memperoleh massa melalui mekanisme ini, sementara foton tetap tidak bermassa karena tidak berinteraksi dengan medan Higgs (Ortona, Salvati, & Vicini, 2023).

 

Partikel penyusun materi, seperti quark dan lepton, memperoleh massa dasar dari medan Higgs. Namun, massa proton dan neutron sebagai penyusun inti atom lebih banyak berasal dari energi ikatan gaya kuat yang mengikat quark di dalamnya (Seshavatharam & Lakshminarayana, 2017). Artinya, keberadaan Higgs boson tidak hanya penting bagi partikel elementer, tetapi juga bagi pemahaman struktur atom dan inti.

 

Proton dan neutron membentuk inti atom melalui gaya nuklir kuat. Energi ikatan yang menyatukan inti menyebabkan fenomena cacat massa (mass defect), yaitu massa inti yang lebih kecil dibandingkan jumlah proton dan neutron penyusunnya (Physics LibreTexts, 2022). Energi ikatan inilah yang menjadi sumber energi nuklir ketika inti atom mengalami reaksi fisi atau fusi.

 

Fisi terjadi ketika inti berat, seperti uranium, terbelah menjadi inti lebih kecil, melepaskan energi dalam jumlah besar. Sebaliknya, fusi menyatukan inti ringan, seperti hidrogen, untuk membentuk inti yang lebih berat, menghasilkan energi yang bahkan lebih besar (OpenStax, 2016). Energi ini dimanfaatkan dalam berbagai bidang, mulai dari pembangkit listrik hingga riset energi terbarukan.

 

Reaktor nuklir merupakan teknologi yang memanfaatkan reaksi fisi terkendali untuk menghasilkan energi. Dalam reaktor, inti uranium-235 atau plutonium-239 dibombardir oleh neutron hingga mengalami pembelahan, melepaskan energi panas. Panas ini digunakan untuk menghasilkan uap air yang kemudian menggerakkan turbin pembangkit listrik.

 

Selain fisi, penelitian modern juga berfokus pada reaktor fusi yang meniru proses energi matahari. Fusi dianggap lebih bersih dan berkelanjutan karena tidak menghasilkan limbah radioaktif jangka panjang seperti fisi. Namun, hingga kini teknologi reaktor fusi masih dalam tahap pengembangan karena tantangan stabilitas plasma dan kebutuhan energi awal yang sangat besar.

 

Perkembangan reaktor nuklir menunjukkan bahwa energi yang terkandung dalam inti atom dapat dimanfaatkan secara luas, tetapi juga membutuhkan pengendalian ketat untuk menghindari dampak negatif terhadap lingkungan dan keamanan. Dengan demikian, energi nuklir merupakan wujud nyata hubungan antara fenomena dasar partikel, inti atom, dan penerapan teknologi dalam skala besar.

 

Kesimpulan

Penemuan Higgs boson memperkuat pemahaman tentang asal massa partikel, yang selanjutnya berhubungan dengan struktur inti atom dan energi yang tersimpan di dalamnya. Energi nuklir yang dilepaskan melalui reaksi fisi dan fusi berasal dari perbedaan energi ikatan dalam inti atom. Reaktor nuklir menjadi bukti nyata bagaimana konsep teoretis dalam fisika partikel dapat diaplikasikan untuk memenuhi kebutuhan energi manusia. Dengan demikian, keterkaitan antara Higgs boson, massa partikel, inti atom, dan energi nuklir menggambarkan kesinambungan antara teori fundamental fisika dan penerapannya dalam kehidupan modern.(ms2)