Tapi matahari dan bumi memiliki medan magnet juga, dan gaya tarik gravitasi antar mereka dengan mudah mengatasi interaksi magnetik mereka. Ketika Newton menurunkan Hukum Kepler tentang Gerakan Planet, dia sama sekali tidak memperhitungkan (memang tidak perlu) medan magnet dan listrik dari matahari dan planet-planet.
Jadi memang tidak begitu jelas. Elektromagnetisme mendominasi pada tingkat atom dan subatom. Tapi di tingkat planet, gravitasilah yang mendominasi.
Gaya magnet adalah hasil dari arus listrik atau muatan listrik yang bergerak. Ini adalah bagian dari fenomena yang sama seperti listrik statis, sehingga disebut sebagai elektromagnetisme. Jika Anda berada dalam kerangka acuan di mana muatan dalam keadaan diam, Anda melihat listrik. Jika Anda berada dalam kerangka acuan di mana muatan bergerak, Anda melihat magnet.
Gaya listrik statis antara dua benda bermuatan diberikan oleh hukum Coulomb, yang mengatakan bahwa gaya antara dua muatan titik sebanding dengan hasil kali dari kedua muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka.
Hukum Coulomb
Gaya gravitasi antara dua partikel diberikan oleh hukum gravitasi Newton, yang mengatakan bahwa gaya antara dua massa titik sebanding dengan hasil kali dari kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka.
Hukum Gravitasi Newton
Hukum gaya listrik dan gravitasi, keduanya adalah hukum kuadrat terbalik, sehingga jika kita menghitung rasio dari kedua gaya tersebut antara dua benda, jaraknya akan saling membatalkan (canceled out). Jika benda tersebut adalah elektron dan proton, maka gaya gravitasi adalah 39 kali lipat lebih lemah (10-39) dari gaya listrik. Inilah sumber dari mitos bahwa gaya gravitasi adalah gaya yang jauh lebih lemah dari elektromagnetisme.
Mengapa kita mendasarkan perkiraan mengenai kekuatan relatif dari gravitasi terhadap elektromagnetisme pada dua partikel tertentu? Proton bahkan bukan partikel elementer, mereka terdiri dari quark.
Bahkan, sebenarnya tidak ada cara yang universal bagi kita dapat menentukan kekuatan mutlak dari gaya gravitasi. Konstanta G pada hukum gravitasi Newton bukan tidak berdimensi dan bukan merupakan ukuran yang baik dari kekuatan gravitasi karena tergantung pada sistem unit apa yang kita gunakan.
Kekuatan mutlak dari gaya elektromagnetik ditentukan oleh α (alpha), sebuah parameter yang tak berdimensi yang disebut (untuk alasan historis), Fine-Structure Constant. Ini sebenarnya tidak konstan tetapi bervariasi dengan energi. Namun untuk tujuan yang paling praktis α dapat diambil untuk memiliki nilai 1/137.
Kuadrat dari rasio muatan partikel elementer terhadap muatan Planck
Secara konvensional, parameter tak berdimensi α-G harus didefinisikan untuk mewakili kekuatan gaya gravitasi. Ini sebanding dengan kuadrat dari massa proton dan memiliki nilai 23 lipat lebih lemah (10-23) dari alpha. Jadi "secara resmi," gravitasi jauh lebih lemah daripada elektromagnetisme.
Namun, seperti yang telah disebut diatas, proton bukan partikel dasar sehingga tidak masuk akal untuk menggunakannya untuk menentukan kekuatan gravitasi. Satu-satunya massa natural yang dapat dibentuk dari konstanta dasar fisika adalah massa Planck, yang relatif cukup besar dalam skala mikro. Massa Planck adalah sekitar 22 mikrogram, sedangkan setitik debu hanya sekitar 1 mikrogram. Jika kita mendefinisikan kekuatan gravitasi yang tak berdimensi dengan menggunakan massa Planck, maka kita mendapatkan tepat 1. Dalam kasus ini, gravitasi adalah 137 kali lebih kuat dari elektromagnetisme.
Gravitasi sangat lemah pada tingkat atom dan subatom karena massa atom dan partikel subatom yang sangat kecil. Namun gravitasi cukup kuat pada skala planet karena massa planet yang begitu besar.
Jadi, pertanyaan yang bagus sebenarnya adalah: "Mengapa massa partikel elementer sangat kecil dibandingkan dengan massa Planck?" Ini adalah teka-teki besar yang disebut sebagai Masalah Hirarki (hierarchy problem) yang sampai saat ini masih belum terpecahkan oleh para fisikawan. Namun, perlu dicatat bahwa, dalam model standar, semua massa partikel elementer secara intrinsik adalah nol dan massa mereka adalah koreksi kecil yang dihasilkan dari mekanisme Higgs dan proses lainnya. Sehingga pertanyaan yang lebih spesifik adalah "Mengapa koreksi tidak berada pada orde massa Planck?"
Tidak adanya kekuatan mutlak gravitasi tidak berarti bahwa kekuatan relatif terhadap gaya lain tidak penting. Mengubah definisi parameter kekuatan tidak mengubah rasio kedua gaya antara dua benda dalam situasi tertentu. Tapi, intinya adalah, bahwa rasio mereka tidak sama dalam semua kasus. Bahkan, bisa bernilai berapa saja, tergantung pada massa dan muatan benda yang dibandingkan. Singkatnya, tidak masuk akal untuk bertanya seberapa besar kekuatan relatif dari gravitasi terhadap elektromagnetisme ....
Source: huffingtonpost.com
Tiada ulasan:
Catat Ulasan