10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)

Halo halo… Mari kita lanjutkan lagi saduran dari artikel berita di majalah Physics World dan berita BBC tentang  10 terobosan terpenting fisika dalam kurun waktu 2014.

Kali ini kita bahas peringkat 7 s.d. 10. Peringkat sebelumnya dibahas di Bagian 3 (peringkat 6), di Bagian 2 (peringkat 5 dan 4) , dan di Bagian 1 (peringkat 3, 2, dan 1).

Peringkat 7: Menyimpan data di dalam hologram magnetik

Rekayasa magnetik atom sudah lama dipakai dalam proses penyimpanan data. Pita kaset dan hard disk komputer menggunakan teknik ini. (CD tidak bekerja dengan prinsip magnetik, tapi dengan prinsip mekanik – ini beda cerita.)

Sifat magnetik sebuah material diberikan oleh spin elektron dari atom-atom penyusun material tersebut.

Spin elektron memiliki orientasi (arah). Jika atom-atom penyusun material tersebut memiliki orientasi spin yang sama, maka material tersebut memiliki sifat magnetik yang kuat – atau disebut juga feromagnetik. Besi adalah contoh material yang bersifat feromagnetik.

Data disimpan dengan cara menyusun orientasi spin-spin elektron ini.

Hadiah Nobel Fisika 2007 terkait dengan riset dibidang rekayasa sifat mangetik material ini yang hasil risetnya digunakan sebagai sensor pembaca perubahan sifat magnetik (sensor medan magnet). Sensor ini digunakan untuk membaca data dari hard disk.

Bagaimana kaitannya dengan hologram sebagai penyimpan data?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)”

10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 3)

Peringkat 1 s.d. 3 dibahas di Bagian 1. Peringkat 4 dan 5 dibahas di Bagian 2. Peringkat 6 dibahas di sini.

Peringkat 6: Mempertajam proyeksi citra dari serat optik yang disorder

Fungsi utama serat optik adalah memandu cahaya. Seperti halnya pipa atau selang yang memandu arah gerak air, serat optik memandu arah gerak cahaya sehingga dia disebut juga sebagai pipa cahaya. Ilustrasi bagaimana serat optik memandu arah gerak cahaya diberikan pada gambar berikut ini.

Dinding serat memantulkan cahaya.

Cahaya dapat dipakai untuk mengirim informasi. Oleh sebab itu, serat optik telah mengubah cara kita berkomunikasi sehingga tokoh yang merancangnya mendapat hadiah Nobel Fisika tahun 2009.

Salah satu aplikasi serat optik sebagai pemandu cahya adalah mentransfer citra, atau gambar, dari satu tempat ke tempat yang lain seperti ilustrasi berikut ini.

Pemindahan citra oleh serat.

Namun, karena ketidaksempurnaan serat, selalu ada kemungkinan citra yang dipindahkan menjadi kabur. Salah satu sebabnya adalah dinding serat bagian dalam yang cacat sehingga tidak dapat memandu arah gerak cahaya sesuai dengan yang seharusnya seperti diilustrasikan gambar berikut ini.

Kanan: Cermin datar sempurna memberikan pemantulan sempurna. Kiri: cermin datar cacat memberikan hamburan.
Kanan: Cermin datar sempurna memberikan pemantulan sempurna. Kiri: cermin datar cacat memberikan hamburan.

Pemantulan yang diinginkan digambarkan oleh panah biru, sedangkan yang tidak diinginkan oleh panah merah. Jika dinding serat cacat, disebut disorder, maka panah merah akan menganggu “arus cahaya” yang sedang dipandu. Akibatnya, citra yang dihasilkan kabur.

Apakah ada cara mengatasi ini?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 3)”

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)”

Serat Optik dan Mata Elektronik

Bidang riset yang digeluti para pemenang Nobel Fisika 2009 ini adalah fisika optik. Kao misalnya, memprediksi 40 tahun yang lalu bahwa serat optik mampu mengantarkan informasi dengan sangat cepat, nyaris mendekati kecepatan cahaya (kecepatan paling cepat sejagad raya). Sedangkan Boyle dan Smith menciptakan sensor CCD (charged-couple device) yang sering kita temui pada kamera modern sekarang.

Nobel Fisika 2009 telah diumumkan oleh Royal Swedish of Science di Stockholm, Swedia, pada Selasa 6 Oktober 2009, pukul 16:45 (4:45pm) WIB. Penghargaan tertinggi di dunia sains ini diberikan kepada tiga ilmuwan yang telah berperan sangat penting dalam perkembangan teknologi informasi. Setengah medali diberikan kepada Charles Kao dan setengah sisanya dibagi dua oleh Williard Boyle dan George Smith.

Bidang riset yang digeluti para pemenang Nobel Fisika 2009 ini adalah fisika optik. Kao misalnya, memprediksi 40 tahun yang lalu bahwa serat optik mampu mengantarkan informasi dengan sangat cepat, nyaris mendekati kecepatan cahaya (kecepatan paling cepat sejagad raya). Sedangkan Boyle dan Smith menciptakan sensor CCD (charged-couple device) yang sering kita temui pada kamera modern sekarang.

Saat gempa yang terjadi di Padang 30 September 2009 yang lalu, serempak seluruh dunia mengetahuinya. Media elektronik, seperti radio, televisi, dan berita online, menyajikan liputan berita dan gambar. Kecepatan penyebaran informasi dan proses penyajian gambar berkualitas adalah berkat teknologi serat optik dan sensor CCD. Continue reading “Serat Optik dan Mata Elektronik”