Pengenalan Adisimetri : Apa dan Kenapa?

Oleh:

Mohd Faudzi Bin Umar

Jabatan Fizik Fakulti Sains dan Teknologi Universiti Pendidikan Sultan Idris

http://metafizik-inderakayangan.blogspot.com/

BAHAGIAN 1 PENGENALAN FIZIK PARTIKEL

Adisimetri atau Supersimetri ialah salah satu jenis simetri yang menghubungkan zarah boson (zarah berspin integer) dengan zarah fermion (zarah berspin separa integer) dan begitu jugalah sebaliknya. Ia adalah satu idea yang luar biasa diperkenalkan dalam bidang fizik zarah yang dipelopori oleh fizikawan Gol’fand dan Likhtman, D.V. Volkov dan V.P Akulov dan J.Wess dan B. Zumino melalui kertas kerja mereka di dalam jurnal-jurnal fizik berimpak tinggi.

Selepas penemuan idea asas mengenai adisimetri, ia telah mulai diaplikasikan ke atas Model Lazim (standard model) bagi zarah-zarah asas, kemudian pengitlakan adisimetri ke atas graviti pula yang mempertimbangkan simetri setempat (simetri lokal) yang dikenali sebagai adigraviti malahan prinsip adisimetri juga berperanan dalam memperbaiki Teori Tetali (String Theory) boson yang mengalami anomali iaitu kewujudan ‘zarah hantu’ (zarah takyon) pada keadaan dasarnya yang memberikan nilai khayalan pada jisimnya.

Bagi menyelesaikan masalah tersebut, prinsip adisimetri diaplikasikan dalam teori tetali dengan memerihalkan terdapatnya iaitu Teori Tetali fermion yang hanya boleh diperihalkan pada 10 matra dalam teori tersebut Pembinaan prinsip adisimetri dan aplikasinya telah mendominasi topik dalam kajian fizik tenaga tinggi dan fizik zarah, namun tiada sebarang bukti langsung dan nyata ditemui secara fenomenologi. Sehubungan dengan itu, eksperimen menggunakan peralatan saintifik terbesar di dunia iaitu Large Hadron Collider (LHC) ataupun Pelanggar Hadron Gergasi memainkan peranan penting untuk membuktikan kewujudan idea adisimetri tersebut.

Idea adisimetri diperkenalkan melalui penemuan saintifik dari dua kumpulan fizikawan yang berbeza iaitu dari Amerika Syarikat dan Rusia. Bezanya adalah kumpulan dari Amerika Syarikat menemui idea tersebut dalam percubaannya menyelesaikan masalah yang berlaku dalam Teori Tetali Boson yang mana ia mempunyai zarah takyon (ia dikenali dengan “zarah hantu”) yang terbit daripada keadaan paling bawah ataupun keadaan dasar dalam teori tersebut, permasalahan ini juga dikenali sebagai anomali. Fizikawan dari Rusia pula menemuinya melalui percubaan penambahbaikan simetri Lie yang juga memerihalkan idea simetri ruangmasa dengan memasuki penjana fermionik dan ia mempertimbangkan bahawa fermion dan boson secara alamiah mengalami penyatuan. Oleh kerana itu adisimetri menjadi salah satu pendekatan moden yang baru di samping graviti kuantum bergelung dan matra lebihan dalam menyatukan kesemua teori-teori asas dan juga empat daya interaksi yang asas iaitu interaksi kuat, lemah, elektromagnet dan graviti.

Secara amnya, adisimetri digunakan secara meluas dalam bidang fizik tenaga tinggi, yang mana konsepnya digunakan dalam teori medan kuantum, zarah-zarah asas, penyatuan kuantum dengan kenisbian am dan juga dalam beberapa aspek dalam fizik matematik, juga dengan kata lain adisimetri adalah elemen yang asas bagi fizik teori moden Dalam teori medan kuantum, simetri adalah merupakan satu perkara pokok untuk memahami zarah asas, sebab simetri adalah  begitu penting dalam beberapa hal, iaitu; simetri merupakan pengkelasan zarah-zarah berasaskan perbezaan nombor kuantum terabadi yang diwakili dengan ruangmasa dan simetri dalaman iaitu jisim, spin, cas, warna dan pariti. Kemudian interaksi zarah-zarah asas pula ditentukan melalui prinsip tolok, iaitu dalam memelihara transformasi setempat (lokal) pada medan skalar adalah dengan menggantikan kebezaan kovarian yang mengandungi ungkapan tolok ke dalam medan skalar Lagrangian dan hasilnya ia dilihat seolah-olah medan skalar tersebut berganding dengan medan tolok (ditulis A_μ).

Transformasi setempat juga merupakan salah satu contoh simetri selanjar yang memerihalkan pembolehubah ruangmasa pada sesuatu medan. Pada masa ini, Model Lazim bagi zarah-zarah fizik merupakan teori yang paling berjaya dalam memerihalkan fizik pada tenaga tinggi dan pada skala subnuklear ia telah diuji dengan jayanya dan jitu dengan pemecut zarah. Tetapi malangnya, kegembiraan fizikawan tidak berpanjangan apabila terdapatnya beberapa masalah yang agak serius telah ditemui, antaranya ialah masalah hieraki dan masalah penyatuan tolok. Masalah hieraki ialah masalah nisbah skala Elektrolemah (electroweak) dan skala Planck yang sangat jauh berbeza, hal ini agak merunsingkan dan ia merupakan masalah yang sangat serius dihadapi oleh Model Lazim. Maka Model Lazim perlu ditambahbaikan dengan kaedah yang baru. Oleh yang demikian adisimetri dicadangkan dalam usaha untuk memperbaharui keterbatasan pada Model Lazim. Setelah itu Model Lazim dengan penambahbaikan Adisimetri telah dapat  menyelesaikan masalah-masalah tersebut. Model Lazim tersebut dikenali sebagai Model Lazim Adisimetri Minimal dengan Adisimetri N=1, bermaksud ia hanya melibatkan satu penjana fermionik sahaja.

BAHAGIAN 2 : Melewati Model Piawai : Adisimetri dan Matra lebihan