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)”

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)”

10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 1)

Seperti biasa, di bulan Desember setiap tahun, majalah Physics World menilai 10 riset yang dianggap memberikan terobosan terpenting dalam fisika. Tulisan berikut ini adalah saduran dari berita di majalah Physics World tersebut dan berita BBC.

Rencana awal saya adalah menuliskan semua peringkat. Tapi ternyata tangan saya kedinginan, sehingga terpaksa saya potong menjadi beberapa bagian. Bagian pertama mengulas tiga peringat teratas.

Peringkat 1: Mendaratkan wahana ruang angkasa di komet

12 November 2014, pukul 15:35 GMT (10.35pm WIB) menjadi tanggal penting di dunia fisika, khususnya astronomi.

Proses pendaratan wahana di komet.

Pada waktu tersebut, modul satelit Rosetta yang bernama Philae berhasil mendarat di permukaan komet 67P. Saat pendaratan berlangsung, komet ini berada sekitar 511 juta km dari Bumi dan sedang bergerak dengan kecepatan 55.000 km/jam. Ini jelas bukan sebuah pekerjaan yang mudah, jauh lebih sulit daripada mendaratkan wahana di Bulan yang berjarak relatif lebih dekat dan bergerak jauh lebih lambat.

Pendaratan memang tidak mulus. Philae sempat mental dua kali sebelum akhirnya berhasil mendarat dengan stabil. Walaupun berhasil mendarat stabil, posisi berdiri modul Philae tidak sempurna, tidak sesuai dengan yang diharapkan, sehingga sel surya yang merupakan sumber utama pembangkit listrik sang modul saat ini tidak mendapat cahaya matahari. Akibatnya, Philae hanya mengandalkan baterai yang dibawa dari Bumi.

Meskipun demikian, Philae berhasil menjalankan sejumlah operasi utama sebelum daya baterai dari Bumi tersebut habis.

Modul Philae dan satelit Rosseta adalah salah satu proyek dari ESA. Konsep pendaratan di komet ini sudah dimulai sejak awal 1980-an.

Rosetta diluncurkan tahun 2004, artinya butuh waktu 10 tahun untuk mengejar posisi yang diinginkan supaya dapat mencegat komet 67P tersebut.

Kenapa proyek ini sangat penting bagi kita?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 1)”

Kecoa Jepang Menjajah Tanah Amerika

Majalah online National Geographic melaporkan keberadaan kecoa jenis Periplaneta japonica di taman High Line, New York. Kecoa ini, sesuai namanya, adalah kecoa yang umum terdapat di Jepang. Kecoa ini mirip dengan saudaranya yang umu ditemukan di Amerika, Periplaneta americana, hanya saja ukuran badannya lebih kecil. Periplaneta japonica memiliki daya tahan yang tinggi terhadap cuaca dingin dan bahkan dapat hidup dalam lingkungan es. Kemampuan ini jelas menambah kesaktiannya. Kecoa disinyalir dapat bertahan hidup dalam perang nuklir. Belum diketahui bagaimana Kecoa Jepang ini masuk ke tanah Amerika. Dugaan sementara adalah telur-telur kecoa ini terbawa bersama tanaman impor.

Majalah online National Geographic melaporkan keberadaan kecoa jenis Periplaneta japonica di taman High Line, New York. Kecoa ini, sesuai namanya, adalah kecoa yang umum terdapat di Jepang. Kecoa ini mirip dengan saudaranya yang umu ditemukan di Amerika, Periplaneta americana, hanya saja ukuran badannya lebih kecil. Periplaneta japonica memiliki daya tahan yang tinggi terhadap cuaca dingin dan bahkan dapat hidup dalam lingkungan es. Kemampuan ini jelas menambah kesaktiannya. Kecoa disinyalir dapat bertahan hidup dalam perang nuklir. Belum diketahui bagaimana Kecoa Jepang ini masuk ke tanah Amerika. Dugaan sementara adalah telur-telur kecoa ini terbawa bersama tanaman impor.

Dua jenis kecoa (kiri: kecoa dari timur tengah; kanan: kecoa dari Jepang) baru-baru ini ditemukan di tanah Amerika. (Difoto oleh Entomological Society of America.)

Continue reading “Kecoa Jepang Menjajah Tanah Amerika”

Hadiah Nobel Kimia 2011: Kuasikristal

NobelPrize2011-Chemistry-2

Kenapa saya telat menuliskannya satu hari? Ya, dari tahun ke tahun saya selalu merasa kesulitan menuliskan Nobel Kimia. Sebagian karena saya tidak begitu mengerti materinya, tapi kontribusi terbesar adalah semangat menulis sudah tersedot satu hari sebelumnya untuk Nobel Fisika. Tapi kali ini saya paksa, apa lagi karena ada sisi lain yang menarik.

Nobel Kimia 2011 diberikan sepenuhnya untuk Dan Shechtman dari Israel Institute of Technology (Haifa, Israel).

Apa yang istimewa dari pekerjaan Shectman?

Kimia mungkin saat ini adalah ilmu yang sangat menikmati teori-teori ngejelimet yang dibangun dua pondasi dasar sains: matematika dan fisika. Ambil saja contoh mekanika kuantum, yang disusun berdasarkan runutan matematika yang konsisten, intuisi fisika, dan pemahaman statistik. Jika fisikawan sudah cukup puas dengan presisi teori mereka untuk atom hidrogen, kimiawan menjelajah lebih dalam dan detil sampai-sampai pada sejumlah hal tidak jelas lagi batasan antara fisika dan kimia. Kuasikristal salah satunya.

Konsep kuasi sering dipakai untuk meninjau sejumlah sistem-sistem (biasanya rumit) yang dianggap sebagai satu kesatuan. Seperti gas yang terdiri dari ribuan atom-atom di dalam sebuah balon ditinjau sebagai satu sistem, yaitu gas. Ribuan atom tersebut dianggap satu, yaitu kuasiatom. begitu juga dengan elektron-elektron yang bergerak dalam medium semikonduktor dapat dipandang sebagai kuasielektron.

Continue reading “Hadiah Nobel Kimia 2011: Kuasikristal”