[PhyFact] 5 Fakta Menarik Tentang Fisika Kuantum
Fisika kuantum merupakan sebuah ilmu atau studi yang mempelajari mengenai perilaku materi serta energi yang ada pada tingkatan molekuler, atom, nuklir, serta tingkat mikroskopis, dan juga materi serta energi yang lebih kecil pula. Kata kuantum sendiri diambil dari terjemahan langsung dari bahasa latin, yaitu quantum yang memiliki makna berapa banyak. Hal ini mengacu pada unit diskrit materi serta energi yang diamati dan juga diprediksi dalam fisika kuantum ini. Pada berbagai penelitian terkait ilmu fisika yang satu ini, sang peneliti tidak dapat secara langsung melihat objek yang ia teliti, namun hanya bisa merasakan kehadirannya melalui besaran ukuran tertentu yang dapat terdeteksi.
1. Dunia Fisika Kuantum Tidaklah Mulus
Fakta terkait fisika kuantum yang pertama adalah dunia fisika kuantum tidaklah mulus. Melalui perumpamaan, misalnya jika kamu sedang pergi ke sebuah toko sepatu untuk memilih sepasang sepatu dengan ukuran yang tepat. Namun, dalam dunia subatomik kuantum ini menggunakan perumpamaan tersebut, dimana hal ini juga telah dibuktikan oleh Albert Einstein saat ia berhasil memenangkan Penghargaan Nobel pada tahun 1921.
Pada penelitiannya di tahun 1905 yang berjudul “On a Heuristic Point of View Concerning the Production and Transformation of Light”, Albert Einstein juga kembali membuktikan konsep kuantisasi energi, yang menyatakan bahwa energi hadir dalam kelipatan kuanta. Oleh sebab itulah, bidang ilmu ini dinamakan sebagai fisika kuantum. Kuanta sendiri merupakan konstanta Planck yang berasal dari Max Planck dan merupakan bapak dari ilmu fisika kuantum.
Pada tahun 1900, Max Planck berusaha memecahkan misteri terkait radiasi benda hitam dengan menggunakan objek langit Matahari, berdasarkan penelitian tersebut Max Planck berhasil menghasilkan Hukum Planck. Berdasarkan hasilnya tersebut, teori yang dikeluarkan oleh Max Planck juga sejalan dengan eksperimen yang dilakukan oleh Albert Einstein.
2. Gelombang Dan Partikel Merupakan Suatu Hal Lumrah Dalam Dunia Fisika Kuantum
Fakta terkait fisika kuantum kedua adalah gelombang dan partikel merupakan suatu hal lumrah di dalam dunia fisika kuantum. Dimana, pada tahun 1906, seorang fisikawan Inggris bernama Sir J. J. Thomson berhasil memenangkan penghargaan Nobelnya berkat penemuannya atas elektron sebagai partikel. Namun, pada tahun 1937 putra dari J.J. Thomson, yang bernama Sir George P. Thomson juga berhasil memenangkan penghargaan Nobelnya karena berhasil menunjukkan sifat elektron sebagai gelombang. Dari kedua penemuan tersebut, siapakah yang benar menurut kamu?
Kedua pernyataan tersebut ternyata sama-sama benar. Dimana dualitas antara gelombang dan partikel merupakan sebuah landasan fisika kuantum yang berlaku untuk elektron dan juga cahaya. Terkadang pua, kita juga perlu melihat sebuah cahaya sebagai sebuah gelombang elektromagnetik. Namun, sebuah cahaya juga dapat digambarkan melalui bentuk artikel yang disebut sebagai foton.
Misalnya, sebuah teleskop dapat memfokuskan gelombang cahaya dari sebuah bintang yang jauh dan bertindak sebagai wadah dari cahaya tersebut untuk mengumpulkan foton. Hal ini memiliki arti bahwa cahaya juga dapat memberikan tekanan ketika partikel foton menghantam sebuah objek. Prinsip ini sendiri bukanlah sesuatu hal yang baru. Dimana, prinsip ini juga diterapkan untuk menggerakan pesawat luar angkasa melalui layar matahari, serta mengubah jalur asteroid yang berbahaya agar tidak menabrak planet Bumi.
3. Satu Objek Di Dua Tempat Pada Waktu Bersamaan Bukanlah Hal Mustahil
Fakta terkait fisika kuantum ketiga adalah sebuah objek di dua tempat pada waktu bersamaan bukanlah hal mustahil. Dimana selain menjadi landasan dari fisika kuantum, dualitas antara gelombang dan partikel juga merupakan sebuah konsep superposisi. Dimana hal ini terjadi ketika sebuah objek kuantum ada di dalam beberapa status di waktu yang bersamaan. Misalnya, sebuah elektron dapat berada di beberapa lokasi dalam waktu yang bersamaan. Berdasarkan hal tersebut, maka ilmu fisika yang satu ini membicarakan hal terkait probabilitas.
Keberadaan objek sendiri paling dapat kita tafsirkan sesudah kita melihatnya. Berdasarkan berbagai peluang tersebut kemudian dirumuskan menjadi fungsi gelombang. Namun, dengan melakukan pengamatan tersebut dapat membuat fungsi gelombang yang ada kolaps serta menghancurkan superposisi, hal ini yang memaksa sebuah objek untuk masuk ke dalam salah satu keadaan dari banyaknya probabilitas yang ada.
Hal inilah yang ingin dibuktikan oleh Erwin Schrodinger yang merupakan seorang fisikawan Austria-Irlandia pada tahun 1935 yang dikenal juga sebagai Kucing Schrodinger. Dengan melakukan perbincangan dengan Albert Einstein, Erwin Schrodinger melakukan eksperimen imajiner ini dengan memberikan satu paradoks soal superposisi dari fisika kuantum.
Misalnya, seekor kucing ditempatkan pada sebuah ruang dengan zat radioaktif dan juga pencacah Geiger. Karena perangkat tersebut ada pada dua kondisi hingga pengukuran dilakukan, kucing tersebut berada dalam kondisi hidup serta mati hingga kita melakukan intervensi. Namun, jika kita hanya ingin melakukan pengamatan, maka superposisi tersebut akan kolaps.
4. Multiverse Menjadi Mungkin Dalam Fisika Kuantum
Fakta terkait fisika kuantum keempat adalah multiverse menjadi mungkin di dalam ilmu fisika kuantum. Pernyataan ini sendiri muncul berdasarkan gagasan bahwa sebuah observasi dapat menghancurkan fungsi gelombang serta memaksa pilihan kuantum yang juga dikenal sebagai interpretasi Copenhagen oleh Niels Bohr dan Werner Heisenberg terhadap ilmu fisika kuantum.
Pernyataan tersebutlah yang menciptakan pemahaman terkait multiverse atau alam semesta yang berbeda-beda. Namun, para pendukung gagasan adanya multiverse ini juga mengatakan bahwa tidak ada pilihan sama sekali. Dimana saat pengukuran dilakukan, realitas pecah menjadi dua buah salinan dari diri sendiri, dimana satu salinan yang menghasilkan A, dan salinan lainnya menghasilkan B.
Namun, dalam teori partikel kuantum sejauh ini, hanya terdapat satu realitas yang amat rumit serta terdiri dari begitu banyak lapisan kusut. Saat realitasnya diperkecil, berbagai lapisan tersebut terurai menjadi multiverse. Proses ini juga disebut sebagai decoherence oleh para fisikawan.
5. Ilmu Fisika Yang Membantu Dalam Memahami Bintang
Fakta terkait fisika kuantum kelima adalah ilmu fisika yang satu ini membantu dalam memahami bintang. Dimana pada tahun 1913, Niel Bohr yang merupakan fisikawan Denmark dan juga Ernest Rutherford yang merupakan fisikawan Selandia Baru menggambar sebuah model yang menyatakan bahwa elektron yang mengorbit di dalam sebuah atom juga mengalami kuantisasi.
Elektron jadi berdasarkan ukuran yang sudah ditentukan, dan konsep ini sendiri disebut dengan tingkat energi. Saat sebuah elektron turun dari tingkatan energi yang tinggi menuju tingkatan lebih rendah, foton dengan tingkat energi dan ukuran celah yang sama akan dikeluarkan. Sebuah elektron juga dapat menyerap partikel cahaya serta menggunakan energi tersebut untuk melompat ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Konsep inilah yang seringkali digunakan oleh astronom.
