Model Atom

Kalau kalian disuruh gambar gimana bentuk atom, mungkin kebanyakan dari kalian bakalan ngegambar sesuatu yang mirip dengan gambar ini. Termasuk saya ketika SMP. Karena guru saya bilang kalau gambar di bawah ini adalah bentuk atom. 

Gambar ini adalah model atom yang diajukan oleh Bohr pada tahun 1915. 

Mengapa disebut 'model atom', bukan 'bentuk atom'? Karena gambar di atas bukanlah bentuk atom sebenarnya. Gambar di atas hanyalah representasi Bohr akan bagaimana bentuk atom, sesuai dengan teori dan kalkulasi yang telah terbukti dengan eksperimen. Bentuk atom yang benar absolut hanya Allah yang tahu. Model atom Bohr sendiri adalah modifikasi dari model atom yang dikemukakan oleh Rutherford. 

Bohr datang dengan teori, yang kemudian diinterpretasikan ke dalam diagram seperti di atas. Teori yang dikemukakan Bohr tentang model atomnya adalah (saya ringkas supaya ga ribet):

1. Elektron mengitari inti atom pada orbit tertentu.

2. Setiap orbit atom memiliki level energi masing-masing. 

3. Elektron yang mengitari orbitnya tidak akan kehilangan energi.

4. Elektron dapat berpindah dari satu level energi ke level energi yang lain. Perpindahan ini dapat mengakibatkan spektrum emisi dan spektrum penyerapan.

Akan tetapi, model atom terus berkembang. Sejalan dengan berkembangnya teori fisika kuantum, model atom pun mengalami perubahan yang dapat mengeliminasi kelemahan-kelemahan dari model sebelumnya. Model atom yang direvisi ini diajukkan oleh Schrödinger pada tahun 1926 dan kira-kira direpresentasikan seperti ini:

http://world.mathigon.org/Probability

Saya tidak akan menjelaskan secara detail mengenai model ini karena memang tidak mungkin. Siswa fisika yang mengambil jurusan fisika di universitas mungkin juga tidak bisa. Akan tetapi ada beberapa hal yang mencolok dari model ini. Namun (menurut saya) yang paling mencolok adalah dari sisi orbit elektron. Orbit elektron bukan berbentuk elipse atau lingkaran, tapi direpresentasikan oleh gelombang yang disebut wave function (opo iki?). Artinya, gerak elektron tidak mengelilingi orbit, namun eletron dapat berpindah dari satu posisi ke posisi yang lain di dalam cakupan gelombang tersebut secara tiba-tiba, suka-suka, wallahu'alam. Dan di sini, gerak elektron tidak dapat dijelaskan dengan hukum Newton. 

Model atom dapat berubah dari waktu ke waktu seiring dengan berkembangnya pengetahuan. Model atom yang diajarkan waktu saya SMP mungkin belum up-to-date. Tapi model atom Bohr saya anggap cukup untuk pengenalan atom kepada bocah. 

Gaya Fundamental

Gaya fundamental adalah empat jenis gaya yang disetujui oleh pakar fisika sebagai gaya yang mempengaruhi bagaimana setiap objek, baik dari skala kuantum hingga skala alam semesta bekerja. Setiap gaya memiliki aturan tersendiri, mengakibatkan efek tertentu dengan partikel tertentu pula. Keempat gaya fundamental tersebut adalah:

1. Elektromagnetik

Gaya elektromagnetik menjelaskan bagaimana partikel-partikel yang memiliki muatan berinteraksi. Partikel dengan muatan sejenis akan saling menolak dan sebaliknya, partikel dengan muatan yang berbeda akan saling tarik menarik. Interaksi antarpartikel bermuatan yang diakibatkan oleh gaya elektromagnetik dimediasi oleh exchange particle bernama photon. Dibandingkan dengan gaya fundamental lainnya, gaya elektromagnetik memiliki kekuatan terkuat kedua setelah gaya nuklir kuat dan memiliki cakupan jangkauan tak terhingga. Ini berarti partikel bermuatan listrik pada ujung alam semesta juga terpengaruhi oleh partikel bermuatan listrik di bumi. Namun efeknya sangat tidak signifikan. 

2. Gravitasi

Ini gaya bisa dibilang anaknya Isaac Newton karena memang dia yang mengajukkan teori ini pertama kali. Gaya gravitasi menjelaskan bagaimana dua objek saling tarik menarik pada suatu dimensi. Objek tersebut tidak harus hanya planet, asteroid, ataupun objek luar angkasa lainnya, gaya ini mempengaruhi seluruh partikel yang memiliki energi atau massa. Bahkan kamu dan laptop atau smartphonemu saat ini memiliki gaya gravitasi di antara keduanya. Namun besar gaya tersebut sangatlah kecil sehingga laptop atau smartphonemu tidak akan tertarik ke wajahmu. (cewe matre yang tertarik dengan muka orang tampan bukanlah contoh gravitasi) Gaya gravitasi berbanding lurus dengan massa kedua objek yang terlibat dan berbanding terbalik dengan jarak kuadrat antara kedua objek tersebut. Dibandingkan dengan gaya fundamental lainnya, gravitasi adalah yang paling lemah. Cakupan gravitasi tidak terhingga, sama seperti elektromagnetik. Gaya gravitasi dimediasi oleh exchange particle yang bernama graviton yang hingga saat ini masih diperdebatkan keberadaannya. 

3. Gaya Nuklir Lemah

Gaya nuklir lemah adalah gaya yang bertanggung jawab atas peluruhan radioaktif beta, baik itu beta minus ataupun beta plus. Peluruhan radioaktif beta dipengaruhi oleh jumlah neutron di dalam suatu nukleus dan dapat ditentukan oleh garis kestabilan unsur. Jika terlalu banyak neutron, maka akan terjadi peluruhan beta minus. Dan sebaliknya, terlalu sedikit neutron akan mengakibantkan peluruhan beta plus. Interaksi yang diakibatkan oleh gaya ini dimediasi oleh boson W+ (omega plus), W-, dan Z0. Gaya ini memiliki kekuatan terlemah kedua setelah gravitasi dan memiliki jangkauan yang pendek. 

4. Gaya Nuklir Kuat

Model atom Bohr menyatakan bahwa inti atom (nukleus) terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. Rutherford melalui kalkulasinya menyatakan bahwa ukuran nukleus sama dengan 10,000 kali lebih kecil dibandingkan dengan ukuran atom itu tersendiri. Secara deduktif, proton dan neutron di dalam inti atom tentu sangat terikat dan, tunggu, ... eh tapi kan proton satu dengan proton yang lainnya di dalam inti atom harusnya saling tolak menolak karena mereka bermuatan sejenis? Tapi ini tidak terjadi karena adanya gaya nuklir kuat di dalam inti atom. Cakupan gaya nuklir kuat sangatlah pendek namun gaya ini adalah yang terkuat di antara ketiga gaya fundamental lainnya. Gaya ini dimediasi oleh gluon.