Persidangan 60 Tahun Teori Medan Tolok Yang-Mills (Yang-Mills Gauge Fields Theories)

Oleh: Mohd Faudzi Umar

Pada 25 – 28 May 2015, Nanyang Technological University (NTU) dan National University of Singapore (NUS) telah menganjurkan satu persidangan bagi meraikan keunggulan Teori Yang-Mills yang ke-60. Persidangan tersebut dikelolakan oleh Institute of Advanced Studies NTU, Singapura dan dibiayai oleh Lee Foundation.

Baca – Catatan Prof. Madya Dr Hishamuddin Zainuddin “Conference on 60 Years of Yang-Mills Gauge Fields Theories”

Persidangan dimeriahkan dengan kehadiran ahli fizik teori seluruh dunia yang mengkaji teori tersebut antaranya ialah Chen Ning Yang (pengusul idea teori tersebut), David Gross pemenang Hadiah Nobel Fizik (2004), Tai Tsun Wu (Universiti Harvard), Burt Ovrut (Universiti Pennsylvania) dan Ludwig Faddeev (Institut Matematik Steklov, Rusia). Rata-ratanya ahli fizik yang hadir hanya dapat didengari dari makalah-makalah saintifik berkaitan teori fizik zarah yang sangat mengujakan. Persidangan ini bersempena tahun ke-60 keunggulan Teori Yang-Mills dalam fizik teori amnya dan fizik zarah khususnya.

Teori Yang-Mills (YM)

Teori ini dicadangkan oleh Chen Ning Yang dan Robert Mills pada tahun 1954 dengan penyelidikan bertajuk, “Conservation of Isotropic Spin and Isotopic Gauge Invariance”, artikel tersebut boleh didapati daripada pautan ini, http://jensen.thphys.uni-heidelberg.de/~maniatis/LectureAdv/yang-mills.pdf.

Dalam makalah tersebut, Yang dan Mills melanjutkan konsep teori tolok (gauge theory) bagi kumpulan abelian yang sering digunakan dalam elektrodinamik kuantum kepada sifat kumpulan tak-abelian (non-abelian) bagi menjelaskan Interaksi Kuat (salah satu interaksi universal di samping Interaksi Lemah, Elektromagnet dan Graviti). Meskipun mendapat kritikan yang hebat dari Wolfgang Pauli, namun teori ini mendapat tempat di kalangan ahli fizik teori yang lain, seperti Jeffrey Goldstone dan Yoichiro Nambu.

Nota: Dalam algebra abstrak, kumpulan abelian atau komutatif iaitu produk dua operator tidak bergantung kepada tertib iaitu, AB = BA. Tetapi tidak berlaku kepada kumpulan Tak-Abelian iaitu, AB ≠ BA.

Teori ini juga melahirkan pemenang Hadiah Nobel Fizik yang lain, seperti David Gross, pemenang Hadiah Nobel Fizik (2004) bersama-sama dengan Frank Wilczek dan David Politzer menemui kebebasan asimptotik yang juga menggunakan Teori Yang-Mills bagi memahami tabii zarah kuark dalam Interaksi Kuat. Tak hairanlah ucapan penghargaan beliau dalam persidangan ini, beliau berterima kasih dan menghargai Prof Yang dan teorinya dalam teori fizik moden. Manakala, Gerard t’ Hooft ahli fizik teori Belanda memenangi Hadiah Nobel Fizik 1999 bersama-sama dengan penyelia PhD beliau, Martinus Veltman, ketika mereka melakukan penormalan semula ke atas teori Yang-Mills dan yang terkini adalah Peter Higgs dan Francois Englert pada 2013.

Kajian Berkaitan Yang-Mills

Teori Yang-Mills (penulisan seterusnya akan disingkat menjadi YM) dikaji lebih enam dekad tidak dikaji dari aspek fizik tenaga tinggi sahaja malah dari pelbagai bidang yang lain seperti fizik statistik, fizik jirim terkondensasi, sistem tak linear, malahan bidang matematik tulen pun, sehinggakan tersenarai dalam Milenium Prize Problem (dengan hadiah $1juta) oleh Clay Mathematics Institute. Persidangan ini juga menampilkan pembentangan daripada bidang-bidang yang mengitlakkan dan menggunakan teori tersebut, seperti Seng Ghee Tan (Agensi Sains, Teknologi dan Penyelidikan, Singapura) menggunakan YM ke atas superkonduktor dan kesan Hall, dalam aspek elektronik.

Hari Persidangan

Persidangan ini berlangsung selama empat hari di mana ia dirasmikan oleh K. K. Phua (IAS, NTU) dan Guaning Su, Presiden NTU. Pada hari pertama di bentang oleh pakar-pakar fizik terkenal dunia teori seperti Lars Brink, Antti Niemi, Anthony Zee dan Henrik Johansson dari Universiti Uppsala dan CERN. Di sebelah petang pula Syarahan Umum oleh Michael Fisher (Universiti Maryland) dan dua pemenang Hadiah Nobel Fizik iaitu C. N. Yang dan David Gross dengan tema Personal Perspectives on Physics. Jadual pembentangan tersebut bolehlah dirujuk disini, http://www.ntu.edu.sg/ias/upcomingevents/yang-mills60/documents/program.pdf

Penulis tertarik dengan pembentangan ringkas daripada David Gross. Beliau membentangkan falsafah fizik dalam memahami tabii alam sarwajagat dengan dua pendekatan iaitu, pendekatan mengupas bawang iaitu semakin dikaji fizik maka semakin lebih terfokus kajiannya. Berbeza pula dengan pendekatan Knowledge-Ignorance (Pengetahuan-Kejahilan), di mana beliau sendiri sangat menyukai pendekatan ini. Pengetahuan diungkapkan dengan Isipadu, V dan Kejahilan pula diungkap dengan Luas Permukaan, A, oleh penisbahan Pengetahuan terhadap Kejahilan menjadi, nisbah = V / A. Satu pendekatan yang mengasyikkan penulis tentang kefahaman falsafah sains.

Prof C. N. Yang pula membincangkan tentang sejarah hujah dengan Richard Feynman dalam satu seminar, di mana Prof Yang bersikap optimistik dengan sains berbeza pula dengan Feynman. Pembentangan yang singkat ini, Prof Yang mengakhiri ucapan pembentangan beliau dengan kata-kata sekiranya kajian sains memerlukan 30 tahun untuk sampai ke peringkat seterusnya, ia berkemungkinan besar mengambil masa yang sama untuk kajian sains masa kini untuk pergi lebih jauh”.

Hari seterusnya dimulai dengan Ludwig Faddeev dari Institut Matematik Steklov, Rusia, beliau merupakan antara penyumbang dalam YM dan terkenal dengan Teori Faddeev-Popov yang membangunkan kaedah kamiran lintasan dalam mengkuantumkan medan tolok tak-abelian. Beliau memenangi banyak anugerah dalam fizik dan matematik antaranya ialah, Hadiah Dannie Haineman, Anugerah Dirac, Medal Max Planck, Hadiah Poincare dan Anugerah Shaw. Beliau membentangkan senario pada penormalan semula dalam teori YM dengan empat dimensi.

Pada sebelah petang pula adalah perbincangan meja bulat, menampilkan Prof. Madya. Dr Hishamuddin Zainuddin (INSPEM, UPM) wakil tunggal sebagai pembentang dari Malaysia. Perbincangan ini tentang kolaborasi antarabangsa ke atas fizik fundamental dan teori. Terdapat wakil-wakil dari pelbagai negara Asia Tenggara, seperti Auttakit Chatbhuti dari Thailand, Henry Tye dan Dr Yifang Wang wakil dari China, Prof Kok Khoo Phua wakil dari Singapura dan Prof Ching Ray Chang wakil dari Taiwan.

Dari kiri: Prof Henry Tye (IAS, Universiti Hong Kong Sains dan Teknologi), PM Dr Hishamuddin Zainuddin (INSPEM, UPM), Dr Auttakit Chatbhuti (Universiti Chulalongkorn), Dr Yifang Wang (Institut Fizik Tenaga Tinggi China), Prof Lars Brink (Universiti Teknologi Chalmers), Prof David Gross (UC Santa Barbara), Prof Kok Khoo Phua (IAS, NTU) dan Prof Ching Ray Chang (Universiti Kebangsaan Taiwan) – Kredit foto dari FB Prof. Dr. Hishamuddin Zainuddin

Salah seorang peserta mencadangkan supaya diadakan koloborasi dengan CERN, manakala,Mahbub Majumdar salah seorang peserta dari Bangladesh mencadangkan koloborasi dengan ICTP, tambahan pula beliau adalah alumninya.

Satu perkara yang menarik perhatian penulis ialah, David Gross memberitahu bahawa beliau tidak lagi membaca makalah dari jurnal berindeks ISI mahupun Scopus, tetapi lebih suka kepada makalah dalam laman arxiv.org. Makalah dalam Arxiv adalah sumber terbuka, memberikan ulasan terbuka daripada pembaca kepada pengarang, ini menambah baik artikel tersebut.

Hari berikutnya (hari keempat) dibentang oleh peserta, seperti Paul Chu membincangkan usaha-usaha yang mungkin bagi mendapatkan T_c (suhu genting) dalam superkonduktor. Dalam persidangan ini turut dibentang oleh ahli falsafah dan sejarah iaiatu Robert Crease dari Universiti Stony Brook, beliau membincangkan dari aspek falsafah dan sejarah. “Dalam Teori YM, kita terlupa tentang Mills (Robert Mills), apakah peranan beliau?” kata Prof Yu Shi. Katanya lagi, Robert Mills menyumbang dari segi indeks bagi melengkap persamaan Prof Yang.

Hari kelima pula, rata-ratanya pelajar PhD dan saintis dari instituisi tertentu bagi membentang kajian terkini mereka berkaitan dengan YM, seperti Ren Bao Liu dan Parthasarathi Majumda.

Apapun persidangan ini berjalan lancar dengan penglibatan pelajar sebagai penggerak dan saintis-saintis antarabangsa dan Hadiah Nobel sebagai penasihat dalam merencana persidangan ini.

Foto – Yang-Mills60
Video – PM Dr Hishamuddin Zainuddin