Bukti Teori Relativitas

cosmicrays865

Contoh yang menarik dari pemekaran waktu atau penyusutan panjang dapat diamati pada partikel tidak stabil yang disebut muon.

Muon tercipta di tempat yang tinggi dalam tumbukan partikel cepat dalam sinar kosmis (sebagian besar proton) yang datang dari angkasa luar dengan inti atom di atmosfer Bumi. Muon bermassa 207 kali massa elektron dan dapat bermuatan +e atau –e. Muon meluruh menjadi elektron atau positron setelah berumur rata-rata sekitar 2 × 10–6 detik (2 μs). Muon dalam sinar kosmis memiliki kelajuan sekitar 2,994 × 108 m/s (0,998c) dan mencapai permukaan laut dalam jumlah besar. Muon menembus tiap 1 cm2 permukaan Bumi rata-rata lebih dari satu kali tiap menit. Namun, dalam t0 = 2 μs usia rata-rata muon jarak yang dapat ditempuhnya sebelum meluruh hanya

vt0 = (2,994 × 108 m/s)(2 × 10–6 s) = 600 m

Sementara, muon tercipta pada ketinggian lebih dari 6.000 m. Dalam waktu yang singkat, muon tidak mungkin bisa terdeteksi. Namun pada kenyataannya, muon terdeteksi. Hal ini tentu menimbulkan paradoks.

Untuk memecahkan paradoks ini, kita perhatikan bahwa usia muon 2 μs didapat oleh pengamat dalam keadaan diam terhadap muon. Karena muon bergerak ke arah kita dengan kelajuan tinggi 0,998c, umurnya memanjang terhadap kerangka acuan kita dengan pemekaran (dilatasi) waktu menjadi

muon 2

Muon yang bergerak, mempunyai umur 16 kali lebih panjang daripada dalam keadaan diam. Dalam selang waktu 31,6 μs, sebuah muon yang memiliki kelajuan 0,998c dapat menempuh jarak

vt0 = (2,994 × 108 m/s)(31,6 × 10–6 s) = 9.500 m

Walaupun umur muon hanya 2 μs terhadap kerangka acuan pengamat yang diam, namun muon dapat mencapai tanah dari ketinggian 9.500 m. Hal ini karena dalam kerangka acuan muon yang bergerak, usia muon adalah 31,6 μs.

muon 1

Terdeteksinya keberadaan muon menjadi salah satu bukti adanya pemekaran atau dilatasi waktu sebagaimana yang dirumuskan melalui teori relativitas (khusus) Einstein.

Sumber: Buku Akselerasi Fisika Jilid 3 Kelas XII (Bob Foster: Penerbit Duta)

Sumber gambar: sheffield.ac.uk/news/nr/muon-detector-reduce-carbon-emissions-1.380076

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s