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)”

Detektor Sinar Kosmik AMS Diterbangkan ke Luar Angkasa

Berikut adalah terjemahan bebas dari artikel di physicsworld.com.

Sebuah piranti pendeteksi sinar kosmik – dan bahkan mungkin sekaligus melacak kehadiran Dark Matter – telah mengorbit pada wahana Endeavour. Detektor tersebut bernama Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), hasil rancangan nobelis fisika Samuel Ting. AMS akan segera diinstal pada stasiun ruang angkasa internasional ISS (International Space Station). Ting merancang AMS pada tahun 90-an, tapi mengalami sejumlah kendala sehingga tertunda, salah satunya karena musibah yang menimpa ruang angkasa Columbia saat masuk ke atmosfer Bumi tahun 2003.

Peluncuran AMS juga menandai akhir dari era eksplorasi ruang angkasa karena ini adalah misi terakhir program wahana ulang-alik NASA – pertama kali adalah misi Columbia pada April 1981. Peluncuran dilakukan dari Kennedy Space Center di Florida disaksikan oleh Presiden Amerika Serikat Barack Obama, yang memimpin perayaan peringatan 30 tahun program wahana ruang angkasa NASA.

Detektor AMS, yang bernilai USD 2 milyar dan dengan berat 7 ton, menggunakan magnet silinder 0,15 Tesla, diameter 1 meter, dan tinggi 1 meter. Magnet ini berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel yang datang berdasarkan momentum dan muatan. Arah pembelokan gerak partikel di dalam medan magnet bergantung apakah partikel tersebut materi atau antimateri, sedangkan gradien pembelokkan ditentukan oleh kecepatan partikel tersebut. Dengan demikian, detektor dapat membedakan jenis-jenis partikel yang beraneka ragam dalam sinar kosmik.

Continue reading “Detektor Sinar Kosmik AMS Diterbangkan ke Luar Angkasa”

Kuliah Listrik dan Magnet 2010

(Artikel ini pertama kali di posting pada hari Kamis, 30 September 2010 dan terus diperbarui setiap ada file unduhan baru)

[2 file baru: file ke-6 dan file ke-7]

Berbeda dari tahun-tahun sebelumnya, kuliah Listrik dan Magnet tahun ini saya mulai dari konsep “Teori Medan”. Ini saya berangkat dari pengalaman bahwa elektromagnetik lebih mudah dipahami ketika kita sudah mengerti teori medan.

Untuk memulai teori medan, saya pilih hukum Gravitasi Newton sebagai pintu masuk: bagaimana hukum Gravitasi Newton tidak mempertimbangkan waktu sehingga interaksi dapat terjadi secara instan. Ini yang membuat bingung Einstein: jika tiba-tiba Matahari hilang, maka seharusnya kita di Bumi baru sadar sekitar 8 menit kemudian karena cahaya butuh waktu merambat sampai ke Bumi. Pada akhirnya gaya harus dilihat dari perspektif baru: sebagai manifesto medan yang merambat dari sumbernya.

Medan memiliki geometri, oleh karena itu teorema Helmholtz harus diperkenalkan terlebih dahulu. Di sini hadir dilema. Teorema Helmholtz menggunakan bahasa kalkulus vektor, namun tidak semua kita yang penuh kesadaran belajar kalkulus vektor dengan sungguh-sungguh. Jadinya, teorema Helmholtz yang sederhana menjadi rumit karena kita tidak tahu apa itu operator div dan operator curl.

Oleh karena itu, saya selalu menyarankan peserta kuliah yang tidak tahu operator div/curl dan integral garis/permukaan/volume sebaiknya segera mengundurkan diri dan ambil tahun depan. Sebab saya khawatir, sisa hidup mereka di dalam kelas saya hanya menjadi neraka bagi mereka.

Berikut adalah slide presentasi kuliah saya.

Continue reading “Kuliah Listrik dan Magnet 2010”

Kuliah Listrik dan Magnet 2009

Update 9 November 2009 (klik more…)

  • Pertemuan ke-13, 10 November 2009: “Medan Listrik di dalam Bahan”
  • PR 6 untuk Kuiz 6, 17 November 2009

Update 2 Oktober 2009:

  • PR 4 untuk Kuiz 4, 8 Oktober 2009 (klik more…)

Update 26 September 2009:

  • Pertemuan ke-9, 6 Oktober 2009: “Konduktor” (materi tahun 2008)
  • Pertemuan ke-8, 1 Oktober 2009: “Kerja dan Energi dalam Elektrostatik”

Update 25 September 2009:

  • Pertemuan ke-7, 29 September 2009: “Ulas-ulang Medan listrik dan potensial listrik”.

Continue reading “Kuliah Listrik dan Magnet 2009”