10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 2)

Mari kita lanjutkan…

Ingat, artikel ini adalah saduran, bukan terjemahan, dari artikel berita di majalah Physics World dan berita BBC.

Peringkat 1 s.d. 3 dibahas di Bagian 1. Peringkat 4 dan 5 dibahas di sini.

Peringkat 4: Eksperimen reaksi fusi untuk PLTN mencapai tahap penting

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) yang dipakai sekarang ini berdasarkan reaksi fisi nuklir (apa itu fisi telah dijelaskan pada Peringkat 3 di Bagian 1). Namun, efisiensi PLTN akan jauh lebih baik jika berdasarkan reaksi fusi nuklir. Tidak hanya efisiensi yang sangat tinggi, secara teoretis reaksi fusi nuklir juga ramah lingkungan.

Reaksi fusi nuklir paling sederhana adalah reaksi deuterium  dengan tritium membentuk helium (He). Deuterium adalah hidrogen dengan inti terdiri dari satu proton dan satu neutron (2H).  Inti hidrogen biasa hanya terdiri dari satu proton. Oleh sebab itu deuterium disebut juga dengan hidrogen berat. Sedangkan tritium adalah hidrogen dengan inti terdiri dari satu proton dan dua neutron (3H).

Reaksi fusi deuterium—tritium ini diilustrasikan oleh gambar berikut ini.

Deutrium (massa = 2 ) dan tritium (massa = 3) berfusi membentuk Helium (massa = 4,98) dan neutron (mass dapat diabaikan). Selisih massa, 0,02, menjadi energi dengan persamaan E = mc^2.

Deuterium dan tritium harus dikondisikan supaya reaksi fusi nuklir ini terjadi. Salah satu cara pengkondisian adalah meletakkan Deuterium dan tritium pada temperatur 40 juta Kelvin. Jelas ini sesuatu yang sulit dilakukan di meja eksperimen.

Meskipun secara teori reaksi fusi nuklir ini dapat dikatakan tuntas, namun perkembangan eksperimennya relatif lambat.

Lantas, adakah cara lain?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 2)”

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.

Continue reading “Nobel Fisika 2012 untuk Kuantum Optik (lagi)”

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.

Continue reading “Berapa Massa Warna Biru?”

Pengganti Diagram Feynman

Pagi ini, sebelum melanjutkan sejumlah pekerjaan yang tertunda, saya sempatkan membaca Nature edisi 13 Januari 2011. Tentu saja banyak artikel yang menarik, tapi saya pilihkan satu topik dari rubrik “News & Review” dengan judul artikel Particle physics: Beyond Feynman’s diagrams.

Nature 496 165-166Nature 496 165-166

Fisikawan yang belum pernah menggunakan diagram Feynman seperti koki yang belum pernah pegang pisau. Apalagi jika dia seorang fisikawan partikel, entah itu teoretik atau eksperimental. Di bangku sekolah, diagram Feynman diajarkan (mungkin) di mata kuliah Mekanika Kuantum, atau Teori Medan Kuantum, atau setidak-tidaknya di Fisika Nuklir (saat membahas peluruhan Beta).

Diagram Feynman menceritakan bagaimana menghitung probabilitas interaksi sebuah partikel dengan lingkungannya. Lingkungannya itu bisa jadi sebuah medan atau sejumlah partikel lain. Sebuah proton, misalnya, dalam perjalanannya di ruang angkasa boleh jadi dia berinteraksi dengan partikel-partikel lain (hamburan), mengeluarkan atau menyerap cahaya, atau bahkan berubah (meluruh) menjadi partikel lain. Semua kemungkinan itu digambar dalam diagram Feynman lalu probabilitas dapat dihitung dengan aturan-aturan yang dibuat oleh Feynman.

Semenjak Feynman mempublikasikan diagramnya, generasi fisikawan berikutnya banyak menghabiskan waktu untuk mempelajari proses hamburan dan kemudian menguji perhitungan mereka di laboratorium. Diagram Feynman dan aturan-aturannya ternyata selain mampu menyederhanakan perhitungan, juga dapat memprediksi banyak hal dengan sangat akurat ketika eksperimental membuktikannya.

Tapi, semua ajian sepertinya memang ada batasnya. Misalnya ketika mempelajari proses hamburan yang melibatkan partikel pengantar gaya kuat “gluon”. Enam gluon saja setidak-tidaknya berkontribusi pada 220 diagram Feynman. Akani-Hamed et al. meng-komputasi-kan Diagram Feynman untuk proses paling sederhana untuk interaksi yang melibatkan gluon ini dan mereka membutuhkan coding puluhan ribu integral matematis! Tapi, Parke dan Taylor (Phys. Rev. Lett. 56, 2459–2460 (1986)) dapat menyelesaikannya dengan solusi akhir hanya terdiri dari tiga suku sederhana.

Continue reading “Pengganti Diagram Feynman”

10 terobosan terpenting fisika 2010

Physics World memberi penghargaan pada 10 riset yang dianggap telah memberikan terobosan terpenting dalam fisika selama kurun waktu 2010. Artikel ini adalah terjemahan bebas dari Physics World reveals its top 10 breakthroughs for 2010.

Peringkat 1: Keberhasilan menangkap antihidrogen

Antihidrogen terbuat dari antiproton dan antielektron (positron). Meskipun mudah untuk membuat antiproton dan positron, tapi membuat antrihidrogen sangat sukar. Pertama kali antihidrogen berhasil diisolasi adalah pada tahun 1995, juga di CERN, tapi usia antihidrogen dalam isolasi tersebut terlalu pendek untuk dapat diinvestigasi. Eksperimen The Alpha berhasil menyimpannya selama 170 mikrodetik, sebuah waktu yang sangat singkat dalam kehidupan kita tapi lebih dari cukup bagi fisikawan untuk menginvestigasi spektrum energi antiatom tersebut.

Continue reading “10 terobosan terpenting fisika 2010”