10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 5 – Selesai)

Inilah bagian akhir dari 10 terobosan terpenting fisika 2014 menurut majalah Physics World. Bagian ini membahas peringkat 8 s.d. 10.

Sebagai referensi, peringkat 1 s.d. 3 dibahas di Bagian 1, peringkat 4 dan 5 di Bagian 2, peringkat 6 di Bagian 3, dan peringkat 7 di Bagian 4.

Bagian 3 dan 4 masing-masing hanya membahas satu peringkat. Ini karena saya tidak dapat lagi memotong konsep-konsep fisika dasar untuk menjelaskan dua terobosan tersebut.

Bagian 5 ini, saya coba tulis konsep-konsep fisika yang dibutuhkan sesingkat mungkin.

Selamat menikmati.

Peringkat 8: Membuat supernova di dalam lab dengan laser

Sebuah supernova adalah ledakan dari sebuah bintang maharaksasa. Ledakannya bersinar lebih terang daripada terangnya 10 miliar buah matahari kita! (1 miliar = 1.000.000.000, atau seribu juta.)

Ini dapat diartikan energi total yang dihasilkan sebuah supernova pada detik pertama ledakan sama dengan energi total yang dihasilkan matahari kita bersinar selama 10 miliar tahun!

Gila, kan?

Meskipun dari Bumi ledakan itu terlihat indah, seperti lukisan bunga mawar merekah dengan tinta minyak, tapi kondisi di daerah ledakan adalah kondisi yang kaos (chaos, kacau-balau).

Beberapa saat setelah meledak, bintang menjadi awan gas tebal yang mahapanas. Banyak kejadian-kejadian yang hanya ada di dalam teori fisika energi-tinggi yang mungkin terjadi di sana. Salah satunya seperti yang ditinggalkan oleh supernova bernama Cassiopeia A.

Supernova Cassiopieia A memiliki struktur bersimpul seperti pada gambar berikut ini.

Bagi para astronomer, struktur simpul ini tidak lazim dimiliki supernova. Salah satu teori dari struktur simpul-taklazim ini adalah kehadiran medan magnetik yang sangat kuat. Tentu butuh eksperimen untuk membuktikan penjelasan ini benar atau salah.

Tapi, dapatkah kita membuat supernova di dalam laboratorium untuk menguji teori tersebut?

Inilah yang dilakukan oleh tim fisikawan dari University of Oxford (Inggris). Mereka mensimulasikan ledakan Cassiopieia A dengan cara menembakkan tiga sinar laser pada sebuah batang carbon yang terletak di dalam ruang berisi gas argon.

Laser ini dibangkitkan oleh Vulcan Laser Facility, salah satu fasilitas laser terkuat yang dimiliki manusia di Bumi ini. Fasilitas ini dapat menghasilkan laser dengan kekuatan 1015 watts.

Akibat terkena tiga sinar laser, batang carbon meledak. Ledakannya membangkitkan gelombang kejut taksimetris yang menjalar melalui gas argon menjauhi sumber ledakan. Proses ini mirip dengan supernova di luar angkasa.

Untuk mensimulasikan awan gas yang padat di sekitar supernova, sebuah kisi plastik diletakkan di sepanjang lintasan gelombang kejut tersebut.

Hasilnya adalah medan magnetik kuat teramati sebagaimana yang diprediksi oleh teori.

Hasil eksperimen ini telah dipublikasi pada 1 Juni 2014 di majalah Natura Physics volume 10 halaman 520.

Pencapaian ini jelas luar biasa, karena sekarang kita sanggup membuat eksperimen untuk mempelajari fenomena astrofisika yang terjadi jauh di luar sana.

Peringkat 9: Data kuantum untuk pertama kali dapat dipadatkan

Pemadatan-data (data-compression) berguna untuk menghemat ruang kapasitas penyimpan data. Misalnya, berkas-berkas (files) data di komputer kita biasanya kita padatkan dengan program 7zip, atau winrar.

Data yang dapat dipadatkan dengan cara biasa, atau cara konvensional, adalah data yang disusun oleh dua bit, biasa disebut bit 0 (tidak ada arus) dan bit 1 (ada arus). Data ini disebut juga data klasik.

Hanya saja, teknik pemadatan-data konvensional seperti pada program 7zip tersebut tidak dapat dipakai untuk memadatkan data kuantum.

Data kuantum disusun oleh kombinasi dari bit 0 dan bit 1 (persis sama dengan keadaan kucing Schrödinger). Kombinasi bit 0 dan bit 1 ini disebut qubit (singkatan dari quantum-bit).

Pemadatan-data konvensional dapat menghancurkan data kuantum. Harus ada teknik lain untuk memadatkan data kuantum.

Teknik ini sedang dikembangkan oleh tim fisikawan dari University of Toronto (Kanada). Saat ini mereka telah berhasil memadatkan data kuantum yang terdiri dari tiga qubit menjadi dua qubit. Hasil mereka telah diterbitkan di jurnal Physical Review Letters volume 113 halaman 160504 pada 17 Oktober 2014.

Ilustrasi artistik pemadatan-data dari tiga menjadi dua qubit.

Teknik mereka ini bermanfaat untuk membuat penggunaan memori kuantum menjadi lebih efektif – yang tentu saja susah diwujudkan – dan memberikan cara baru untuk mengecek alat-alat yang bekerja berdasarkan logika kuantum.

Peringkat 10: Fisikawan membuat sinar traktor akustik

Sinar traktor adalah sebuah alat imajinasi yang dapat menarik sebuah benda dengan sinar yang dia keluarkan seperti ilustrasi berikut ini.

Ilustrati sinar traktor oleh pesawat UFO.

Tentu saja alat ini fiktif, imajinatif. Tapi tim fisikawan dari University of Dundee (Inggris) telah membuat alat sinar traktor yang bekerja dengan sinar akustik.

Ingat, sinar pada prinsipnya adalah memiliki panjang gelombang, dengan demikian dia termasuk keluarga gelombang, seperti hanya cahaya (baca: Berapa Massa Warna Biru)

Alat sinar traktor akustik ini memancarkan dua sinar ultrasonik. Kedua sinar ini akan mengenai objet yang menjadi target. Karena sifat difraksi gelombang, kedua sinar tadi akan “membungkus” target.

Momentum yang dibawa oleh kedua sinar tersebut sebagian berpindah ke target sedemikian rupa sehingga neto momentum menuju sumber sinar. Akibatnya, target akan bergerak menuju sumber sinar akustik.

Eksperimen yang mereka lakukan adalah dengan menggunakan objek berbentuk segitiga seperti pada gambar berikut ini. Hasil eksperimen ini telah dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters volume 112 halaman 174392 pada 30 April 2014.

Sinar traktor terletak di bagian bawah dengan sumber sinar akustik berasal dari dua pojok bawah (warna merah). Target adalah benda berbentuk segitiga. Setelah terbungkus oleh dua sinar tadi, target bergerak menuju sinar traktor.

Tentu saja target tidak terbatas pada objek berbentuk segitiga seperti pada eksperimen mereka. Secara prinsip, berbagai macam bentuk objek dapat dijadikan target. Oleh sebab itu, teknik yang dipakai oleh tim fisikawan Inggris ini dapat digunakan untuk memanipulasi objek padat, fluida, dan bahkan tisu di dalam tubuh makhluk hidup.

Salah satu aplikasi sinar traktor akustik ini adalah untuk mengirim obat (drug delivery) ke lokasi yang butuh perawatan di dalam tubuh.

Oleh sebab itu, sangat layak pencapaian ini menjadi salah satu terobosan terpenting fisika di tahun 2014 ini.

Selamat tinggal tahun 2014!

Author: febdian RUSYDI

a physicists, a faculty, a blogger.

2 thoughts on “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 5 – Selesai)”

Leave a Reply