dualisme gelombang-partikel – fisika itu sunatullah

Nobel Fisika 2012 untuk Kuantum Optik (lagi)

Ya, ini adalah kali kedua dalam kurun tujuh tahun topik kuantum optik mendapat Hadiah Nobel. Serge Haroche (kiri) dan David J. Wineland (kanan) berbagi hadiah Nobel Fisika 2012

“atas keberhasilan metode mereka yang memungkinkan kita mengukur dan memanipulasi keadaan individu sebuah sistem kuantum”.

Serge Haroche adalah seorang fisikawan Prancis kelahiran Maroko. Saat Hadiah Nobel diumumkan, beliau berafiliasi untuk Collège de France (Paris) dan ENS (Paris), semacam SMA swasta yang bergengsi di Prancis. Sedangkan David Wineland adalah fisikawan Amerika Serikat yang sedang bekerja untuk NIST di Universitas Colorado, Amerika Serikat. Mereka berbagi hadiah sebanyak delapan juta Kronor (Kronor adalah mata uang Swedia).

Haroce dan Wineland bekerja terpisah, dengan metode berbeda, untuk mengukur sebuah parameter fundamental dalam fisika, “quantum state” atau keadaan kuantum. Parameter ini mengandung sejumlah besaran fisis dan biasanya diekspresikan dalam sebuah fungsi yang dikenal dengan fungsi gelombang.

Apa itu keadaan kuantum?

Keadaan kuantum dihadirkan para fisikawan teoritis untuk menggambarkan sebuah sistem yang teramat kecil. Sistem ini dapat berupa partikel, seperti elektron, dan dapat juga berupa gelombang, seperti cahaya (lihat “Berapa massa warna biru?”.) Misalnya untuk menyatakan sebuah elektron yang mengorbit pada atom Hidrogen, fisikawan menciptakan bilangan kuantum (n, m, l, s). Bilangan n untuk menyatakan “kulit”, bilangan “m” untuk menyatakan sub-kulit, bilangan “l” untuk menyatakan “orbit di dalam sub-kulit” dan terakhir bilangan “s” untuk menyatakan spin, atau arah putaran elektron terhadap poros yang berada dalam dirinya sendiri.

Berapa Massa Warna Biru?

Pertanyaan di atas dapat diganti dengan “apakah warna punya massa?”

Pertanyaan-pertanyaan seperti ini terasa ganjil di telinga kita. Warna kok punya massa? Inilah diskusi yang terjadi di milis angkatan kami, FT ITB 96 beberapa waktu yang lalu. Seru…

Tapi saya menunggu hari ini untuk menulis, bukan karena hari Minggu, melainkan karena sekarang adalah tanggal 7 Oktober, hari kelahiran Niels Bohr. Bohr lahir pada 7 Oktober 1885 dan meninggal 18 November 1962. Sulit memungkiri kehadiran Bohr dalam sejarah dunia modern, baik itu dalam sains ataupun dalam politik, terlepas dari teori konspirasi yang ada.

Selamat ulang tahun, Niels Bohr.

Baiklah, kita kembali ke topik kita, bagaimana menghitung massa warna biru.

Warna adalah salah satu fenomena cahaya yang disaksikan oleh mata kita. Warna adalah bagian dari radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik ini adalah nama lain dari “cahaya”. Cahaya diidentifikasi oleh panjang gelombang. Warna-warna yang tampak oleh mata adalah cahaya dengan panjang gelombang antara 400 nm dan 700 nm seperti yang diilustrasikan berikut ini. (nm adalah singkatan dari nano meter, atau 10^-9 m.)

Cahaya yang di luar daerah 400 nm – 700 nm juga memiliki warna, hanya saja mata kita tidak dapat melihatnya. Warna disebut juga cahaya tampak (visilbe light), sedangkan yang di luar itu disebut cahaya taktampak (invisible light). Sinar infrared (panjang gelombang sekitar 1000 nm) dan sinar X (sekitar 1 nm) adalah contoh cahaya taktampak.