Bagian Dalam Proton, 'Hal Paling Rumit yang Bisa Dibayangkan'

• Proton di inti atom adalah objek mekanika kuantum yang menampilkan struktur internal yang sama sekali berbeda tergantung pada pengaturan eksperimen, sehingga gambaran utuhnya baru bisa didekati dengan menghubungkan eksperimen hamburan dari berbagai generasi
• Pada 1967, deep inelastic scattering di SLAC memberikan bukti pertama bahwa elektron menumbuk quark, potongan mirip titik di dalam proton; sejak itu ratusan eksperimen telah menyelidiki struktur internalnya dengan lebih rinci
• Model tiga quark menjelaskan muatan +1 proton, tetapi tidak cukup menjelaskan spin dan massanya, sehingga diperlukan gambaran yang lebih kompleks yang melibatkan quark, gluon, dan antiquark yang saling terjerat
• HERA mendukung prediksi QCD dengan mengamati lautan quark dan antiquark bermomentum rendah, yang hanya membawa sekitar 0,005% momentum proton, melalui tumbukan yang sekitar 1.000 kali lebih kuat daripada SLAC
• Analisis machine learning terhadap lebih dari 5.000 snapshot proton dari 50 tahun terakhir menunjukkan kemungkinan bahwa charm quark, yang lebih berat daripada proton, hadir secara lebih persisten; hal ini dapat memengaruhi interpretasi LHC dan neutrino sinar kosmik

---

Proton Menampilkan Wajah Berbeda Tergantung Eksperimennya

• Proton adalah partikel bermuatan positif di pusat atom, tetapi tidak cukup dijelaskan sebagai “bola tanpa ciri” klasik atau sekadar ikatan sederhana tiga quark
• Sebagai objek mekanika kuantum, proton ada seperti kabut probabilitas sampai eksperimen memaksakan bentuk tertentu, dan wujud yang teramati dapat sangat berbeda bergantung pada pengaturan eksperimen
• Mike Williams dari MIT menyebut proton sebagai “hal paling rumit yang bisa dibayangkan”, dan Richard Milner menilai bahwa para fisikawan baru mulai memahami sistem ini secara menyeluruh
• Analisis data berskala besar yang diumumkan pada Agustus 2022 menemukan jejak charm quark di dalam proton, padahal quark itu lebih berat daripada proton itu sendiri

Petunjuk Pertama dari SLAC tentang Bagian Dalam Proton

• Pada 1967, Stanford Linear Accelerator Center, SLAC, melakukan deep inelastic scattering dengan menembakkan elektron berenergi tinggi untuk memecah proton
• Alih-alih memantul seperti bola biliar, elektron terhambur seolah menumbuk quark, potongan mirip titik di dalam proton
• Hasil ini menjadi bukti pertama bahwa quark benar-benar ada, dan penemuan terkaitnya berujung pada Hadiah Nobel Fisika 1990
• Sejak itu, para fisikawan menyimpulkan berbagai aspek bagian dalam proton dengan mengatur seberapa kuat elektron ditembakkan dan partikel apa yang dikumpulkan setelah hamburan

Semakin Tinggi Energi, Semakin Kecil Struktur yang Terlihat

• Elektron berenergi lebih tinggi memungkinkan pengamatan bagian dalam proton dengan resolusi lebih tinggi
• Dengan mengukur energi dan lintasan elektron yang terhambur, dapat diketahui apakah elektron menumbuk quark yang membawa sebagian besar momentum total proton atau hanya sebagian kecilnya
• Melalui tumbukan berulang, peneliti dapat menyelidiki apakah momentum proton terikat pada segelintir quark atau tersebar di banyak komponen
• Pada tumbukan setingkat SLAC, hasilnya sering tampak seolah elektron menumbuk quark yang membawa sekitar sepertiga momentum total proton; ini cocok dengan model tiga quark yang diusulkan Murray Gell-Mann dan George Zweig pada 1964

Daya Jelaskan dan Batas Model Tiga Quark

• Model quark Gell-Mann dan Zweig menjelaskan proton sebagai dua up quark dan satu down quark
  • Up quark masing-masing memiliki muatan +2/3
  • Down quark memiliki muatan −1/3
  • Jika dijumlahkan, hasilnya adalah muatan +1 proton
• Namun model ini gagal menjelaskan spin proton
  • Proton memiliki spin 1/2
  • Up quark dan down quark masing-masing juga memiliki spin 1/2
  • Pada awalnya, spin proton 1/2 dianggap berasal dari pengurangan spin down quark dari spin dua up quark
  • Pada 1988, European Muon Collaboration melaporkan bahwa jumlah spin quark jauh lebih kecil daripada 1/2
• Batasnya juga terlihat pada massa
  • Massa dua up quark dan satu down quark hanya sekitar 1% dari massa total proton
  • Proton memuat jauh lebih banyak hal daripada sekadar tiga quark sederhana

Lautan Quark dan Antiquark yang Diungkap HERA

• Hadron-Electron Ring Accelerator, HERA, di Hamburg, Jerman, beroperasi dari 1992 hingga 2007 dan menumbukkan elektron ke proton sekitar 1.000 kali lebih kuat daripada SLAC
• Dalam eksperimen HERA, peneliti bahkan dapat memilih dan menganalisis elektron yang terpental dari quark bermomentum sangat rendah yang hanya membawa 0,005% momentum total proton
• Hasilnya, teramati struktur berpusar dari quark bermomentum rendah dan pasangan antimaterinya, antiquark
• Ini mendukung quantum chromodynamics (QCD) yang berkembang pada 1970-an
  • QCD adalah teori kuantum yang menjelaskan gaya kuat di antara quark
  • Quark diikat oleh gluon, pembawa gaya
  • Quark dan gluon memiliki tiga jenis color charge yang dilambangkan sebagai red, green, blue
  • Partikel seperti proton membentuk kombinasi yang warna-warnanya bergabung menjadi netral, yaitu white

Tumbukan Kuat dan Batas Perhitungan yang Ditunjukkan QCD

• Menurut QCD, gluon dapat memperoleh kenaikan energi sesaat dan terbelah menjadi pasangan quark-antiquark
• Pasangan ini memiliki momentum sangat kecil lalu lenyap kembali, dan HERA mendeteksi “lautan” gluon, quark, dan antiquark sementara seperti ini
• Semakin rendah momentum quark yang dilihat HERA, semakin banyak quark semacam itu yang muncul; ini mengisyaratkan bahwa pada tumbukan berenergi lebih tinggi, proton akan tampak nyaris seperti awan gluon
• Milner menilai data HERA sebagai bukti eksperimen langsung bahwa QCD menjelaskan alam
• Namun QCD mudah dihitung hanya ketika gaya kuat relatif lemah
  • Gaya kuat melemah ketika quark berada sangat dekat satu sama lain
  • Ini berlaku pada pasangan quark-antiquark berumur pendek
  • Sebaliknya, tiga quark yang bertahan lama dan terlihat dalam tumbukan lembut seperti di SLAC berada cukup berjauhan satu sama lain, sehingga perhitungannya menjadi sangat sulit
• Frank Wilczek, David Gross, dan David Politzer mengidentifikasi sifat QCD ini pada 1973, lalu menerima Hadiah Nobel 31 tahun kemudian

Gambaran Proton Baru yang Ditambahkan Charm Quark

• Tim peneliti yang dipimpin Juan Rojo menganalisis lebih dari 5.000 snapshot proton yang diperoleh selama 50 tahun terakhir
• Analisis ini menggunakan machine learning untuk menyimpulkan gerak quark dan gluon di dalam proton sambil menghindari dugaan teoretis
• Dalam tumbukan yang relatif lemah, sebagian besar momentum terikat pada tiga quark yang sudah dikenal, yaitu dua up quark dan satu down quark
• Namun sejumlah kecil momentum tampak berasal dari charm quark dan charm antiquark
  • Charm quark dan charm antiquark masing-masing adalah partikel elementer yang lebih dari sepertiga lebih berat daripada keseluruhan proton
  • Jika memiliki energi yang cukup, gluon dapat terbelah menjadi salah satu dari enam jenis quark, sehingga charm berumur pendek sering muncul dalam gambaran “lautan quark”
• Hasil tim Rojo mengisyaratkan bahwa charm mungkin memiliki kehadiran yang lebih persisten
  • Dalam tumbukan lembut, elektron biasanya bertemu tiga quark ringan
  • Sesekali, elektron dapat menjumpai keadaan langka berupa molekul lima quark, misalnya up, down, dan charm quark di satu sisi, serta up quark dan charm antiquark di sisi lain

Input yang Diperlukan untuk Interpretasi LHC dan Pengamatan Sinar Kosmik

• Komposisi internal proton yang sangat halus dapat memengaruhi interpretasi pencarian partikel elementer baru di Large Hadron Collider
• Di LHC, proton berkecepatan tinggi ditumbukkan satu sama lain dan hasilnya diamati, sehingga perlu diketahui apa yang ada di dalam proton sebelum tumbukan
• Jika charm quark yang masif sesekali muncul, perhitungan peluang terbentuknya partikel yang lebih eksotis dapat terganggu
• Ketika proton sinar kosmik bertumbukan dengan proton di atmosfer Bumi, jika charm quark muncul pada saat yang tepat, neutrino berenergi tinggi tambahan dapat terbentuk
  • Pada 2021, para peneliti menghitung bahwa efek ini dapat membuat neutrino berenergi lebih tinggi mengguyur Bumi
  • Hal ini dapat membingungkan pengamat yang mencari neutrino berenergi tinggi dari ruang angkasa

Eksperimen Berikutnya Membidik Struktur 3D dan Peta Spin

• Tim kolaborasi Rojo berencana melanjutkan eksplorasi proton dengan mencari ketidakseimbangan antara charm quark dan charm antiquark
• Komponen yang lebih berat seperti top quark juga dapat muncul dalam bentuk yang jauh lebih langka dan lebih sulit dideteksi
• Para fisikawan di Brookhaven National Laboratory berencana mengoperasikan Electron-Ion Collider pada 2030-an untuk memperoleh snapshot proton beresolusi tinggi setelah HERA
• EIC dapat memungkinkan rekonstruksi 3D pertama proton
• Mereka juga berencana menggunakan elektron yang berputar untuk membuat peta spin quark dan gluon di dalamnya
  • Ini merupakan pekerjaan yang sepadan dengan pemetaan momentum oleh SLAC dan HERA
  • Hal ini dapat membantu mempersempit asal-usul spin proton dan menjawab pertanyaan mendasar tentang partikel yang menyusun sebagian besar dunia sehari-hari ini

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Setelah membaca seluruh artikelnya, saya terpikir sesuatu yang agak bodoh. Karena elektron adalah partikel elementer, ia “sederhana” dibandingkan proton, tetapi elektron bermuatan -e dan proton bermuatan +e, sehingga muatannya tepat saling melengkapi
  Kalau proton adalah sesuatu yang serumit itu, saya penasaran aturan apa yang membuat muatannya tepat berlawanan dengan elektron. Saya tidak tahu mengapa tepat +e, bukan +1,8e, +3e, atau 0,1666e, dan juga penasaran apakah pertanyaan ini sendiri memang valid
  Positron adalah antipartikel elektron, jadi bisa dipahami bahwa muatannya +e, tetapi aneh bahwa proton, meski merupakan jalinan kompleks dari beberapa partikel elementer, tetap tepat menjadi +e

  • Dari jawaban yang ada sejauh ini, belum ada yang benar-benar tepat; jawaban yang benar ada di https://physics.stackexchange.com/questions/21753/why-do-ele.... Intinya, karena pembatalan anomali gauge, muatan quark dan lepton dalam Model Standar dipaksa memiliki nilai seperti itu
    Jika percaya pada pengurungan quark, yang didukung sangat kuat secara komputasi, teori, dan eksperimen, maka muatan proton yang tepat +1 juga mengikuti secara alami
  • Video PBS Space Time tentang alam semesta yang disetel halus membahas topik ini dengan baik. Konsepnya adalah bahwa di alam semesta yang tidak seimbang, kehidupan tidak dapat terbentuk, sehingga percakapan seperti ini pun mustahil
    Entah ada alam semesta tak terbatas dan kita berada di alam semesta yang tepat, atau hanya ada satu alam semesta dan kebetulan satu itu pas; yang mana pun, kita cukup beruntung
    https://youtu.be/YmOVoIpaPrc
  • Bayangkan ada banyak titik tumpu di udara dan benda-benda berjatuhan. Jika benda-benda yang jatuh di atas titik tumpu tidak saling menyeimbangkan, titik tumpu itu akan miring dan benda-benda terus jatuh, sampai akhirnya semua titik tumpu mencapai keseimbangan
    Hal-hal seperti ini menggumpal sampai cukup stabil, dan jika bentuk stabil memang ada serta jumlahnya cukup banyak, pada akhirnya akan muncul banyak bentuk stabil. Ini bukan keseimbangan yang diatur secara ajaib, melainkan lebih seperti proses mengendap ke keadaan stabil; dan masih banyak materi yang tidak stabil
  • Ini disebut kuantisasi muatan, dan bahkan teori modern belum menjelaskannya secara pasti. Tentu ada argumen-argumen yang bagus, tetapi menurut saya belum sampai pada tingkat “memang harus begitu” sehingga perkaranya selesai
    Ini berkaitan dengan simetri C sebagai simetri diskret, dan juga ada sisi yang terhubung dengan invariansi Lorentz
  • Tidak ada yang tahu. Itu bagian dari misteri besar
    Namun dalam arti tertentu, “memang harus” begitu. Sebab tanpa keseimbangan muatan, atom seperti yang kita kenal tidak akan ada, dan kimia yang membentuk dunia makroskopis tempat kita hidup juga tidak akan ada

• Saya tidak ragu para fisikawan kuantum tahu apa yang mereka bicarakan, tetapi ketika melihat kalimat seperti “wujudnya berubah tergantung cara menyelidikinya”, “kita bahkan tidak bisa membayangkan seberapa kompleksnya”, dan “mengandung jejak quark charm yang lebih berat daripada proton itu sendiri”, rasanya seperti alasan yang dibuat-buat oleh murid yang salah hitung kepada gurunya

  • Untuk menekankan betapa ekstrem kontrasnya, mekanika kuantum bukan hanya benar sebagai model prediktif, tetapi juga teori fisika paling akurat yang pernah dibuat manusia. Jumlah digit signifikan dalam nilai pengukurannya lebih banyak daripada teori mana pun
  • Orang yang menulis artikel sains populer tentang topik seperti ini berada pada posisi yang mirip dengan guru. Fisika yang sebenarnya dijelaskan dengan matematika yang rumit, dan tidak mudah diterjemahkan dengan baik ke bahasa Inggris sederhana
  • Ini tidak salah, tetapi mungkin lebih mirip dengan situasi ketika geosentrisme menjelaskan lintasan aneh yang digambar planet-planet di langit. Hanya saja di sini kita tidak bisa beralih model dengan memakai benda acuan lain seperti Matahari
    Mungkin jika kita bisa melihat objek di luar ruang-waktu, akan ada superstruktur tersembunyi yang dapat diakses, tetapi sampai saat itu, selain dugaan, yang kita punya saat ini hanyalah reduksi ruang-waktu
    (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Amplituhedron)
  • Mekanika kuantum tampak seperti agama yang diberi matematika. Ada penelitian yang mensurvei apakah para fisikawan teoretis, yang menggunakan mekanika kuantum dalam keseharian, sepakat tentang asumsi paling dasar bidang ini, dan kesimpulannya adalah mereka tidak sepakat dalam hampir semua aspek
    Pada saat yang sama, masing-masing menganggap pandangannya benar dan semua orang menyetujuinya. Alih-alih konsensus, ada sekte-sekte; terus bercabang tetapi tidak menggantikan mayoritas; ada ortodoksi seperti interpretasi Kopenhagen; dan orang yang melewati batas seperti Everett dikucilkan—semuanya tampak lebih mirip agama daripada sains
    Gejala lainnya adalah membuat orang mengatakan dan melakukan hal-hal yang jelas tidak masuk akal untuk membuktikan komitmen. Dalam Kekristenan, contohnya Tritunggal; dalam mekanika kuantum, dualitas gelombang-partikel memainkan peran itu. Partikel titik dengan panjang gelombang beberapa kilometer itu tidak masuk akal, tetapi kita diminta percaya bahwa gelombang radio tersusun dari foton
    Ketika buktinya tidak cukup untuk membuat semua orang berbaris di satu garis, argumen terbaik tiap suku terpecah menjadi “kepala suku kami berkata begitu”; ini memperlihatkan pemikiran magis dan religiositas manusia

• Saat membaca tulisan seperti ini, rasanya seperti memukul apel dengan palu, lalu memukulnya makin keras, kemudian menyimpulkan bahwa apel itu pipih dan lembek. Kalau dipukul lebih keras lagi, mungkin akan dibilang apel itu setipis kertas dan panas
  Saya penasaran bagaimana kita tahu bahwa sebagian partikel yang muncul dari eksperimen tumbukan seperti ini memang bukan sesuatu yang sudah ada di dalam target tumbukan, dan bukan muncul dari latar belakang gelombang mikro kosmik

  • Pada dasarnya, kita memasukkan energi besar ke ruang kecil untuk mengguncang medan dasar, lalu mengukur gelombang yang terbentuk sebagai partikel. Dalam arti tertentu, ini bukan mencari partikel yang sudah ada di sana, melainkan mengukur bagaimana medan berperilaku pada energi tinggi dan skala kecil
  • Saat membaca artikelnya, saya juga sedang memikirkan versi samar dari gagasan itu. Terutama bagian “para peneliti baru-baru ini menemukan bahwa proton kadang-kadang mengandung kuark charm dan antikuark charm, partikel masif yang masing-masing lebih berat daripada proton itu sendiri”
    Para peneliti pasti sudah mempertimbangkan hal ini dan mungkin ada penjelasan yang bagus, tetapi apakah saya bisa memahaminya itu soal lain
  • Itu bukan berasal dari latar belakang gelombang mikro kosmik. Terlalu lemah. Sebaliknya, energi yang dihantamkan bisa menciptakan partikel seperti itu melalui penciptaan pasangan
    Hal aneh lainnya adalah partikel virtual yang bisa muncul tanpa energi. Mereka mirip karena merupakan manifestasi dari medan kuantum yang sama dengan partikel energi nyata, misalnya medan kuark charm, tetapi berbeda karena tidak membawa energi sehingga tidak bisa bertahan lama
    Dunia ini sangat aneh, tetapi matematikanya bekerja. Proton lebih mirip bola energi yang mendidih, tempat medan kuantum kuark up dan kuark down “terikat” satu sama lain oleh gaya kuat warna yang kompleks sehingga tetap berada di satu tempat. Di dalamnya ada begitu banyak energi yang ingin keluar tetapi tidak bisa, sehingga sesuatu terus-menerus muncul dan lenyap

• Saya makin lelah dengan ungkapan seperti “proton adalah objek mekanika kuantum yang ada sebagai kabut probabilitas sampai eksperimen membuatnya mengambil bentuk tertentu”
  Saya 100% menerima bahwa mekanika kuantum adalah alat yang berguna untuk memodelkan pemahaman kita saat ini berdasarkan pengamatan yang makin canggih, tetapi gagasan bahwa proton adalah sup energi yang berubah-ubah dan belum terbentuk sampai seseorang datang dan memikirkannya pada dasarnya sulit saya percaya
  Kecuali jika realitas adalah simulasi yang dihitung secara aproksimatif, dan sumber daya komputasi mahal hanya dialokasikan pada bagian yang diamati. Dan saya juga sudah lelah dengan hipotesis simulasi
  Saya curiga, mungkin sebenarnya kita belum cukup baik dalam mengamati, atau tidak berada dalam cukup banyak dimensi untuk memahami objek yang kita amati, sehingga irisan-irisan yang bisa kita tetapkan tampak seperti bagian dari sistem probabilistik. Meski begitu, saya masih bertaruh bahwa semua ini mungkin saja Game of Life raksasa

  • Sebaliknya, saya agak kesal ketika orang mengharapkan jawaban yang jelas dan tepat untuk pertanyaan yang terutama, atau lebih baik, dijawab dengan distribusi probabilitas
    Kalau memikirkan eksperimen statistik di dunia nyata seperti jarum Buffon, harus ada sesuatu yang sangat “statistik” tertanam dalam realitas itu sendiri. Mekanika kuantum bisa tampak rumit karena mendorong gagasan itu sangat jauh
  • Secara pribadi, masalahnya menjadi rapi ketika saya melihat partikel elementer hanya sebagai gelombang probabilitas. Pengukuran hanyalah interaksi, dan hanya membentuk ulang gelombang menjadi lebih sempit. Namun partikel tidak pernah menjadi partikel titik dengan posisi atau momentum tertentu; selalu ada tingkat kekaburan tertentu
    Ketika partikel terikat pada objek makroskopik, mereka menjadi lebih tajam, dan akibatnya bisa membuat partikel elementer lain yang mereka “ukur” juga lebih tajam. Sebaliknya, ketika berinteraksi dengan bagian yang lebih kabur dari objek makroskopik, seperti tepi celah, partikel bisa menjadi lebih kabur dan lebih mirip gelombang
    Jadi proton memang benar-benar sup yang berubah-ubah, bukan yang lain. Jika dipukul cukup keras, ia sesaat terganggu ke keadaan yang sedikit lebih tajam dan memberi tahu kita sesuatu, tetapi karena interaksi mikroskopis internalnya kacau, ia segera kembali menjadi sup
    Materi tampak jelas hanya pada tingkat makro; pada tingkat partikel, ia selalu kabur. Hanya saja matematika yang menjelaskan pertukaran energi dan momentum di antara “gelombang” yang kabur terlihat seperti bola-bola kecil yang memantul, sehingga sulit melepaskan konsep bola kecil. Saya menganggap ini kebetulan terjadi karena semua gaya sampai batas tertentu memiliki simetri bola
  • Teori medan kuantum adalah teori fisika yang paling teruji di antara teori-teori yang pernah dikembangkan manusia, dan bukan sesuatu seperti “kabut” sebagaimana ditulis artikel sains populer
    Di sini “kabut probabilitas” berarti bahwa untuk membuat prediksi eksperimen, kita harus berulang kali menghitung semua konfigurasi yang mungkin dimiliki gluon dan kuark di dalam proton
    Jumlah komputasinya tidak masuk akal, tetapi secara konseptual ini tidak lebih baik atau lebih buruk daripada mengatakan bahwa partikel adalah bola biliar yang bergerak menurut persamaan Newton. Kita hanya lebih terbiasa dengan yang terakhir, dan jika pernah berurusan dengan hal seperti QCD kisi, kita juga akan sepenuhnya terbiasa dengan yang pertama sebagai aturan fisika dasar yang “nyata”
  • Jika pemahaman saya benar, itu adalah teori variabel tersembunyi. Teorema Bell mengatakan teori seperti itu setidaknya harus nonlokal, dan itu sendiri sudah cukup aneh dan menarik
  • Sepemahaman saya, fungsi gelombang tidak runtuh hanya ketika seseorang mengamatinya, tetapi ketika ia terlibat dalam suatu peristiwa fisik
    Gambaran bahwa “proton adalah sup energi kuantum yang berubah-ubah dan belum terbentuk sampai seseorang datang dan memikirkannya” sering muncul dalam sains populer, tetapi tidak mungkin benar secara harfiah. Mekanika kuantum sudah ada dengan baik bahkan sebelum ada orang yang mengamati dan berpikir

• Seorang profesor sering mengatakan bahwa proton adalah tong sampah
  Karena itu, penumbuk hadron seperti LHC harus dioperasikan dengan luminositas sangat tinggi, yaitu laju tumbukan yang tinggi. Bahkan jika dua proton ditumbukkan, bagian yang benar-benar berinteraksi biasanya hanya memiliki sebagian sangat kecil dari energi total, sehingga sering kali tidak menghasilkan fisika energi tinggi yang menarik yang ingin diselidiki

• Tentang kalimat “sebenarnya, kita bahkan tidak bisa membayangkan seberapa kompleksnya,” mungkin saja ada seseorang yang bisa membayangkannya. Kalau tidak, semua kompleksitas itu mungkin akan menghasilkan bug dalam jumlah luar biasa dan membuat alam semesta crash

  • Mungkin semua instance lain sudah crash, dan kita kebetulan selamat lalu menerapkan prinsip antropik
    Pertanyaan sebenarnya adalah apakah kita berjalan di bare metal, di mesin virtual, atau di container
  • Ini selalu tampak seperti salah satu argumen terbaik untuk menentang hipotesis simulasi
  • Yang dibutuhkan hanya sedikit abstraksi. Asal bukan abstraksi yang bocor

• Gambar headline-nya tampak cocok dijadikan wallpaper. Tautan ukuran penuh: https://d2r55xnwy6nx47.cloudfront.net/uploads/2022/10/PROTON...

• Saya suka kalimat “proton adalah objek mekanika kuantum yang ada sebagai kabut probabilitas sampai eksperimen membuatnya mengambil bentuk konkret.”
  Mungkinkah gravitasi adalah efek yang ditimbulkan massa dalam bentuk tak tentu? Semacam vakum di dalam ruang-waktu?

  • Jelas bukan sesuatu seperti vakum di dalam ruang-waktu. Pertama-tama, gravitasi bukan hanya soal massa. Gravitasi bola bisbol yang bergerak lebih besar daripada bola bisbol yang diam, dan gravitasi baterai yang terisi lebih besar daripada baterai yang habis
    Bahkan untuk proton, neutron, dan elektron yang sama, jika kecepatan atau susunannya diubah, gravitasinya menjadi lebih besar. Intinya bukan massa sederhana, melainkan tensor tegangan-energi
    Untuk melihat bahwa “gravitasi bisa jadi efek massa dalam bentuk tak tentu” tidak benar, cukup bandingkan bintang dan lubang hitam dengan quark. Ruang di antara quark bertindak seperti quark yang lebih besar atau lebih kecil yang berbeda-beda, tergantung susunan sesaat quark-quark nyata
    Jika gagasan yang sama diterapkan pada bintang yang sangat besar, bintang itu harus bertindak kadang seperti lubang hitam, kadang seperti supernova, kadang seperti bintang, tergantung posisi dan keadaannya, bahkan mungkin perubahan spontan. Terutama jika sangat jauh, ia tampak seperti satu titik, jadi kita akan mengharapkannya bertindak seperti lubang hitam, tetapi kenyataannya tidak begitu
    Bintang tetap terlihat seperti bintang sejauh apa pun jaraknya. Jika realitas bekerja dengan cara itu, galaksi dekat hampir tidak akan memiliki materi gelap, sedangkan galaksi jauh akan memiliki banyak materi gelap dan sangat kecil; namun kenyataannya galaksi dan materi gelap pada umumnya mirip tanpa memandang jarak
    Meski begitu, pertanyaannya sendiri cukup tidak jelas. Saya hanya memaksanya masuk ke kerangka yang menghasilkan jawaban menarik demi hiburan, dan saya tidak merasa ini banyak menjawab hal yang sebenarnya ingin ditanyakan
  • Saya selalu berpikir istilah “eksperimen” bisa diungkapkan dengan lebih baik. Sebab objek yang diukur juga merupakan kabut probabilitas, dan pengukuran adalah proses ketika kedua probabilitas ini berinteraksi dan saling mengubah

• Mungkinkah alam semesta kompleks tanpa batas? Ibarat kura-kura tanpa akhir
  Konsep dualitas dan replikasi dalam fisika sangat menarik. Segala sesuatu memiliki kebalikannya, dan ketika kebalikan-kebalikan itu bertemu, mereka membentuk unit yang lebih besar, lalu unit itu sendiri tampaknya kembali memiliki kebalikannya

  • Saya tidak banyak “percaya” pada hal-hal yang tidak didukung bukti, tetapi meski mungkin tampak konyol untuk disebut dalam diskusi seperti ini, secara pribadi saya punya keyakinan irasional dan tidak ilmiah bahwa opening Simpsons ini, secara serius, adalah model alam semesta paling akurat yang kita miliki
    https://www.youtube.com/watch?v=ycvlJ9XMd94&ab_channel=cakta...
  • Saat masih anak kecil yang penuh rasa ingin tahu, saya pernah mengajukan pertanyaan yang berlawanan kepada ayah saya. Bagaimana jika ada satu hukum fisika fundamental yang menghalangi kita mengetahui segala sesuatu tentang alam semesta?
    Bisa saja ada sesuatu yang, menurut definisinya, tidak bisa diuraikan lagi dan hanya terus kita bentur. Apakah fisika juga memiliki sesuatu seperti teorema ketaklengkapan Gödel?

• Kompleksitas fisika dasar sangat dilebih-lebihkan. Ia hanya tidak intuitif. Sel paling sederhana pun beberapa orde besaran lebih kompleks daripada proton