15 April 2015

TEROBOSAN BARU MEKANIKA KUANTUM: FOTOGRAFI PERTAMA PENAMPAKAN SIFAT GELOMBANG DAN SIFAT PARTIKEL CAHAYA SECARA BERSAMAAN!

Bahwa cahaya berperilaku sebagai sebuah gelombang sekaligus berperilaku sebagai sebuah partikel merupakan sifat unik yang dimiliki oleh cahaya atau gelombang elektromagnetik. Sifat ini dikenal dengan istilah dualisme gelombang-partikel. Sejak diketahuinya sifat dualisme tersebut secara teoritis, para ilmuwan telah berusaha untuk dapat mengamati secara langsung kedua sifat tersebut secara bersamaan. Namun hingga sejauh ini, upaya tersebut belum berhasil.
Tetapi, baru-baru ini, ilmuwan yang tergabung di EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) untuk pertama kalinya, akhirnya berhasil menangkap rekaman foto yang menggambarkan sifat dualisme cahaya tersebut.

Dalam mekanika kuantum, kita telah lama mengetahui bahwa cahaya memiliki sifat partikel sekaligus bersifat sebagai gelombang. Selama ini, kedua sifat tersebut hanya dapat muncul secara sendiri-sendiri. Tidak pernah ada hasil eksperimen yang dapat “memaksa” cahaya untuk menampakkan sifat gelombangnya bersamaan dengan penampakan sifat partikelnya. Namun demikian, melalui pendekatan eksperimen yang berbeda dengan eksperimen yang telah banyak dilakukan oleh fisikawan yang mencoba menyingkap sifat dualisme gelombang-partikel cahaya secara bersamaan, kelompok ilmuwan fisika di EPFL baru-baru ini telah berhasil memperoleh gambar citra (foto) yang menunjukkan kemunculan kedua sifat cahaya tersebut secara bersamaan. Hasil eksperimen ini dipublikasikan di Jurnal Nature Communcations edisi 2 Maret 2015.

Ketika cahaya ultraviolet mengenai permukaan sebuah logam, maka cahaya ultraviolet ini akan menyebabkan terjadinya pemancaran elektron. Pada tahun 1904, Einstein berhasil menjelaskan fenomena ini, yang disebut dengan gejala “efek fotolistrik”, berdasarkan gagasan yang telah dikemukakan oleh Max Planck sebelumnya (pada tahun 1900, Max Planck secara revolusioner mengajukan sebuah ide bahwa radiasi dapat dipancarkan dalam bentuk butir-butir energi yang disebut kuanta). Dalam penjelasannya, Einstein menganggap bahwa cahaya ultraviolet itu, meskipun merupakan sebuah gelombang elektromagnetik, dapat dianggap sebagai aliran berkas-berkas partikel. Sejak saat itu, meskipun telah banyak eksperimen yang dilakukan dan berhasil mengamati sifat partikel dan sifat gelombang dari cahaya, tak satu pun eksperimen tersebut yang dapat mengamati kedua sifat ini muncul secara bersamaan pada satu waktu.

Tim ilmuwan di EPFL lalu menggunakan pendekatan baru dalam melakukan eksperimen tentang fenomena klasik ini. Tim yang dipimpin oleh Fabrizio Carbone ini melakukan sebuah rekayasa yang cerdik dalam eksperimen yang mereka lakukan, yaitu menggunakan elektron untuk menghasilkan citra cahaya. Dengan pendekatan eksperimen seperti ini, para peneliti di kelompok tersebut, akhirnya telah menangkap, untuk pertama kalinya, sebuah hasil foto tunggal yang menunjukkan perilaku cahaya sebagai gelombang bersamaan dengan perilaku cahaya sebagai aliran berkas-berkas partikel.
Ide eksperimen mereka pada dasarnya adalah menembakkan sebuah pulsa sinar laser pada sebuah kawat nano metal yang sangat kecil. Sinar laser tersebut akan memberi tambahan energi ke partikel-partikel bermuatan yang ada di dalam kawat nano tersebut, sehingga membuatnya bergetar. Gelombang cahaya yang muncul karena getaran partikel bermuatan ini akan merambat pada kawat nano dalam dua arah yang mungkin, seperti halnya sebuah mobil di atas jalan tol. Ketika gelombang cahaya yang merambat pada arah-arah yang berlawanan saling bertemu satu sama lain, maka terbentuklah sebuah gelombang baru yan tampak seperti gelombang berdiri. Gelombang berdiri ini lantas menjadi sumber cahaya untuk eksperimen tersebut, yang teradiasi ke sekeliling kawat nano.

Trik cerdas dalam eksperimen ini adalah ketika fisikawan menembakkan seberkas elektron di dekat kawat nano tersebut dengan maksud menjadikan elektron yang ditembakkan tersebut sebagai pencitra gelombang berdiri cahaya. Ketika elektron berinteraksi dengan cahaya yang terkungkung pada kawat nano, maka elektron-elektron ini akan mengalami percepatan atau perlambatan. Dengan menggunakan mikroskop ultracepat untuk mencitrakan posisi dimana perubahan kecepatan ini terjadi, kelompok Carbnone telah dapat memvisualisasikan gelombang berdiri tersebut, yang merupakan petunjuk tentang sifat gelombang cahaya.

Ketika fenomena ini memperlihatkan sifat gelombang dari cahaya, secara bersamaan peristiwa ini juga menunjukkan aspek partikel gelombang cahaya tersebut. Pada saat elektron melewati gelombang berdiri yang terjadi di dalam kawat nano pada jarak yang cukup dekat, elektron-elektron “menumbuk” partikel-partikel cahaya yang disebut foton. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa tumbukan ini akan mempengaruhi kelajuan elektron. Akibatnya, elektron tersebut dapat mengalami percepatan atau perlambatan. Perubahan kelajuan ini tampak seperti pertukaran “paket” energi (kuanta) antara elektron dengan foton. terjadinya pertukaran paket-paket energi ini menunjukkan bahwa cahaya pada kawat nano berperilaku sebagai sebuah partikel.

“Eksperimen ini menunjukkan bahwa, untuk kali pertama, kita dapat memfilmkan mekanika kuantum, beserta sifat paradoksialnya secara langsung,” kata Fabrizio Carbone. Di samping itu, arti penting hasil eksperimen yang pertama kali dilakukan ini akan memperluas perkembangan sains fundamental serta terhadap teknologi masa depan. Seperti yang dikemukakan oleh Carbone, “Dengan dapatnya kita mengontrol dan mencitrakan fenomena kuantum pada skala nanometer seperti dalam eksperimen ini, maka akan terbuka rute baru ke arah komputasi kuantum.”

Apakah kita masih dapat menyaksikan perkembangan dahsyat komputerisasi ini? Ketika komputerisasi memasuki era komputasi kuantum?

Usia yang diberikan Tuhan kepada kita dan perkembangan sains dan teknologi yang akan menjawabnya.


Sumber : amateur-physics

Terimakasih telah mengunjungi IDsalim.com. Kunjungan kembali kami tunggu dengan berbagai artikel menarik lainnya.

Theme images by MichaelJay. Powered by Blogger.

Index berita

close
Like Facebook IDsalim.com untuk mendapatkan INFO terupdate