partikel tak bermassa

TUGAS

FISIKA MODERN

(TELAAH SARI PUSTAKA INDONESIA)

MATERI: PARTIKEL TAK BERMASSA

DISUSUN OLEH :

NAMA                         : SURYANINGSIH

NIM                              : ACB 110 017

MATA KULIAH         : FISIKA MODERN

DOSEN PENGAMPU : DR. KOMANG GDE SUASTIKA, M.Si

Program Studi Pendidikan Fisika

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Palangkaraya

2012

TELAAH PUSTAKA INDONESIA

I.                   IDENTITAS PENELAAH

NAMA                              : SURYANINGSIH

NIM                                  : ACB 110 017

MATA KULIAH             : FISIKA MODERN

DOSEN PENGAMPU     : DR. KOMANG GDE SUASTIKA, M.Si

II.                IDENTITAS BUKU

JUDUL BUKU    : ESENSI FISIKA MODERN

TOPIK                  : PARTIKEL TAK BERMASSA

PENULIS BUKU            : Prof. Drs. KUSMINARTO, Ph.D.

PENERBIT           : ANDI YOGYAKARTA

TAHUN TERBIT : 2011

HALAMAN         : 22

III.             HASIL TELAAH

2.7 PARTIKEL TAK BERMASSA

Dalam Kusminarto (2011:22), “partikel tak bermassa dapat mempunyai energi dan momentum hanya jika mempunyai laju sama dengan laju cahaya”.

Adakah partikel tak bermassa? Mungkinkah sebuah partikel tak bermassa (m=0) dapat menunjukkan sifat-sifatnya sebagai partikel seprti mempunyai energi dan momentum?

Menurut buku yang saya baca, dalam mekanika klasik, energi kinetik partikel adalah 1/2mv² dan momentumnya adalah mv. Dengan demikian, apabila massanya sama dengan nol maka energi dan momentumnya juga sama dengan nol. Namun secara relativistik, energi partikel adalah γmc² dan momentumnya sama dengan γmc. Untuk massa sama dengan nol dan kecepatannya lebih kecil dari kelajuan cahaya, maka otomatis energi dan momentumnya  pun akan sama dengan nol, tetapai apabila partikel bergerak dengan kelajuan cahaya v=c dalam ruang hampa maka energi dan momentumnya sama dengan tak terdefinisikan, namun dapat bernilai sembarang. Menurut saya, sebuah partikel apabila bergerak dengan kelajuan cahaya (v=c) maka partikel tersebut akan memiliki energi dan momentum. Partikel inilah yang disebut dengan partikel tak bermassa. Jadi partikel tak bermassa dapat memiliki energi dan momentum hanya jika mempunyai kelajuan sama dengan laju cahaya.

Diagram di bawah ini menunjukkan perbandingan antara rumusan klasik dan relativistik untuk energi kinetik K dari benda yang bergerak. Pada kelajuan rendah kedua rumusan memberikan hasil yang sama, tetapi penyimpangannya membesar pada kelajuan mendekati kelajuan cahaya. Menurut mekanika relativistik sebuah benda memerlukan energi kinetik tak terhingga untuk bergerak dengan kelajuan cahaya, sedangkan mekanika klasik hanya memerlukan energi kinetik setengah kali energi diam untuk mencapai kelajuan seperti itu.

     

Gambar 1. Perbandingan antara rumusan klasik dan relativistik untuk energi kinetik K dari benda yang bergerak. (Arthur, 1982:27)

Untuk partikel tak bermassa (v=c), kita dapat menguraikan energi total dan momentum linearnya dari rumusan relativistik,

(1)               . . . .      E =

(2)                . . .       p =

Di atas tadi sudah dijelaskan bawa apabila massa m₀=0 dan kecepatannya lebih kecil dari kelajuan cahaya v<c, maka energi dan momentumnyapun akan sama dengan nol (E=P=0).jadi sebuah partikel tidak akan dapat memiliki energi ataupun momentum apabila kelajuannya kurang dari  kelajuan cahaya. Namun apabila m₀=0 dan kelajuannya v=c, E=  dan p=  maka hasilnya tak terdefinisikan , sehingga E dan P dapat bernilai sembarang. Jadi persamaan (1) dan (2)  konsisten dengan keberadaan partikel tak bermassa yang memiliki energi dan momentum asal saja partikel tersebut bergerak dengan kelajuan cahaya (v=c).

Untuk mendapatkan energi partikel tak bermassa, kita dapat menguraikannya dari persamaan energi total dan momentum relativistik pada persamaan relativistik. Pertama, dengan mengalirkan c² pada persamaan energi total dan momentum relativistik.

Pada energi total yaitu:

E =  . c²

E² =

Dan pada momentum relativistik yaitu:

P =  . c²

P² =  . c²

P² . c² =

Kemudian langkah yang kedua yaitu mengurangi P²c² dari E² sehingga menghasilkan:

E² – P².c² =  -

E² – P².c² =

E² – P².c² =                   karena sama,  dieliminasi

Sehingga diperoleh          

E² – P².c² =

E² – P².c² = m₀².c⁴

          E²   = m₀².c⁴ + P².c²

          E     =                 semua partikel

Menurut rumusan tersebut, bila ada partikel dengan m₀=0, maka hubungan antara energi dan momentumnya ialah:

E =

E =

E =

E =

E²= p².c²

E = (p².c²)^1/2         

E = P.c                              partikel tak bermassa

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelaahan mengenai partikel tak bermassa yaitu bahwa partikel tak bermassa itu ada, asal saja partikel tersebut bergerak dengan kelajuan sama dengan kelajuan cahaya v=c dan E = p.c berlaku untuk partikel itu. Contoh dari partikel tak bermassa yaitu foton, graviton dan neutino

Referensi

Beiser, Arthur. 1982. Konsep Fisika Modern: Edisi Mahasiswa. Jakarta: Erlangga.