Nilai
utama dari eksperimen ini adalah, hal ini meningkatkan pemahaman kita
tentang konsep fisik dasar, seperti fluktuasi vakum - partikel virtual
yang muncul dan menghilang secara konstan dalam vakum.
Para
ilmuwan di Chalmers University of Technology telah berhasil menciptakan
cahaya dari ruang hampa (vakum) – mengamati efek yang pernah diprediksi
lebih dari 40 tahun yang lalu. Hasilnya dipublikasikan dalam jurnal Nature.
Dalam sebuah percobaan yang inovatif, para ilmuwan telah berhasil
menangkap beberapa foton yang terus-menerus muncul dan menghilang dalam
vakum.
Percobaan ini didasarkan pada salah satu yang paling
berlawanan dengan intuisi, namun merupakan salah satu prinsip yang
paling penting dalam mekanika kuantum: bahwa vakum tidak berarti
kehampaan yang kosong. Bahkan, vakum penuh dengan berbagai partikel yang
terus berfluktuasi masuk dan keluar dari keberadaan. Mereka muncul, ada
untuk sesaat dan kemudian menghilang lagi. Karena keberadaan mereka
sangat singkat, mereka biasanya disebut sebagai partikel virtual.
Ilmuwan
Chalmers, Christopher Wilson bersama rekan-rekannya telah berhasil
membuat foton-foton meninggalkan keadaan virtual mereka dan menjadi
foton nyata, yaitu cahaya yang terukur. Pada tahun 1970, fisikawan Moore
memprediksi bahwa ini bisa terjadi jika foton virtual dimungkinkan
untuk memantulkan sebuah cermin yang bergerak pada kecepatan yang hampir
setara dengan kecepatan cahaya. Fenomena, yang dikenal sebagai efek
Casimir dinamis ini, kini telah terobservasi untuk pertama kalinya dalam
sebuah eksperimen brilian yang dilakukan oleh para ilmuwan Chalmers.
“Karena
tidak mungkin membuat cermin untuk bisa bergerak cukup cepat, kami
telah mengembangkan metode lain untuk mencapai efek yang sama,” jelas
Per Delsing, Profesor Fisika Eksperimental di Chalmers. “Daripada
memvariasikan jarak fisik ke cermin, kami memvariasikan jarak listrik ke
sirkuit pendek listrik yang bertindak sebagai cermin untuk gelombang
mikro.”
Dalam percobaan para ilmuwan Chalmers,foton virtual mementalkan "cermin" yang bergetar pada kecepatan yang hampir setingkat
kecepatan cahaya. Cermin bulat pada gambar adalah sebuah simbol, dan di bawahnya adalah komponen elektronik kuantum (disebut sebagai SQUID), yang bertindak sebagai cermin. Hal ini memunculkan foton yang nyata (berpasangan) dalam ruang hampa.
(Kredit: Philip Krantz, Chalmers)
“Cermin”
terdiri dari komponen elektronik kuantum yang disebut sebagai SQUID
(perangkat interferensi kuantum superkonduktor), yang sangat sensitif
terhadap medan magnet. Dengan mengubah arah medan magnet beberapa milyar
kali per detik, para ilmuwan mampu membuat “cermin” bergetar pada
kecepatan hingga 25 persen dari kecepatan cahaya.
“Hasilnya, foton
muncul berpasangan dari vakum, yang bisa kita ukur dalam bentuk radiasi
gelombang mikro,” kata Per Delsing. “Kami juga mampu membuktikan bahwa
radiasi memiliki sifat-sifat yang sama di mana dalam teori kuantum
menyebutkan memang seharusnya dimiliki radiasi jika foton muncul
berpasangan dengan cara ini.”
Apa yang terjadi selama percobaan
adalah bahwa “cermin” mentransfer beberapa energi kinetiknya ke foton
virtual, yang membantu mereka untuk terwujud. Menurut mekanika kuantum,
ada berbagai jenis partikel virtual dalam vakum, seperti yang disebutkan
sebelumnya. Göran Johansson, seorang professor fisika teoretis,
menjelaskan bahwa alasan mengapa foton-foton muncul dalam percobaan ini
adalah karena mereka kurang massa.
“Energi yang relatif sedikit
dengan demikian diperlukan dalam rangka membangkitkan mereka dari
keadaan virtual mereka. Pada prinsipnya, kita juga bisa membuat partikel
lainnya dari vakum, seperti elektron atau proton, tapi itu akan
membutuhkan energi yang lebih banyak. “
Para ilmuwan menemukan
foton yang muncul berpasangan dalam percobaan yang menarik ini untuk
mempelajari detailnya dengan lebih dekat. Foton-foton ini mungkin dapat
digunakan dalam bidang penelitian informasi kuantum, yang meliputi
pengembangan komputer kuantum.
Bagaimanapun juga, nilai utama dari
eksperimen ini adalah, hal ini meningkatkan pemahaman kita tentang
konsep fisik dasar, seperti fluktuasi vakum – partikel virtual yang
muncul dan menghilang secara konstan dalam vakum. Diyakini bahwa
fluktuasi vakum mungkin berhubungan dengan “energi gelap” yang mendorong
percepatan ekspansi alam semesta. Penemuan percepatan ini diakui tahun
ini dengan penganugerahan Hadiah Nobel dalam Fisika.
Jurnal: C. M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, M. Simoen, J. R. Johansson, T. Duty, F. Nori, P. Delsing. Observation of the dynamical Casimir effect in a superconducting circuit. Nature, 17 November 2011; 479, 376–379. DOI: 10.1038/nature10561
Sumber: FaktaIlmiah.com
No comments:
Post a Comment