| Physic Education Bussines

Teknologi Nano (Nano Technology)

07.34 |

Single Electron Tunneling Fenomena Unik dalam Teknologi Nano

Ratno Nuryadi (Shizuoka University)

Potensi besar teknologi nano sebagai alternatif teknologi di masa depan telah menyedot perhatian dunia peneliti. Sebagaimana asal katanya, teknologi berarti suatu rekayasa terhadap suatu obyek/benda dan nano menunjukkan ukuran obyek dalam skala nanometer (1 nanometer sama dengan sepermiliar meter atau sama dengan jumlah diameter 10 atom). Jadi, teknologi nano berarti sebuah rekayasa teknologi dengan memanfaatkan karakter suatu material pada ukuran nanometer. Lalu, apa keistimewaan material pada ukuran sekecil nanometer sehingga menarik perhatian untuk dijadikan teknologi andalan di masa depan?

Bila kita memotong-motong batangan emas hingga membentuk butiran-butiran serbuk kecil yang lembut, yang kita jumpai adalah walaupun ukurannya berubah, tetapi sifat karakter emas tidak berubah. Ini dikarenakan sebenarnya pada satu butiran emas masih terdapat banyak atom yang tak terhitung jumlahnya. Sebagai gambaran saja, jumlah atom dalam 1 gram emas sebanyak 3x10 21 buah (dihitung dari massa atom emas 196.9). Tetapi, lain kondisinya jika kita memotong-motong emas tersebut secara berulang-ulang hingga butiran-butiran emas berukuran nanometer. Pada kondisi ini, fenomena aneh muncul ke permukaan. Sebagai contoh, jika pada sebatang kawat terbuat dari emas berdiameter 10 nanometer dialiri arus listrik, sifat penghantaran listriknya tidak lagi mengikuti hukum Ohm, tetapi mempunyai harga penghantar yang diskrit (lompat-lompat). Karakter unik semacam ini sama sekali tidak terlihat pada emas berukuran makro.

Karakter unik inilah yang menjadi landasan dasar teknologi nano, yang ukuran bendanya berstruktur lebih kecil dari ukuran makro (makroskopik), tetapi lebih besar dari ukuran atom (mikroskopik). Di dunia sains, wilayah ini disebut dengan mesoskopik. Wilayah ini merupakan perbatasan antara wilayah fenomena fisika klasik dan fisika kuantum. Dengan latar belakang ini, maka tidak dipahaminya fenomena fisika dalam wilayah mesoskopik ini secara otomatis tidak akan bisa direalisasikan teknologi nano.

Para peneliti berusaha menemukan fenomena-fenomena fisika pada wilayah mesoskopik ini dengan uji coba membuat sistem struktur berukuran nano dan menguji sifat karakter hantaran listrik benda tersebut. Salah satu fenomena tenar yang menjadi pembicaraan hangat di kalangan para ahli fisika dan nanoelektronika adalah fenomena single electron tunneling (terobosan elektron tunggal), yaitu suatu fenomena pengontrolan bergeraknya elektron satu per satu. Sulit dibayangkan bagaimana mungkin pergerakan elektron satu per satu bisa dikontrol? Tetapi begitulah, teknologi nano akan didobrak oleh divais yang bekerja atas dasar fenomena tersebut.

Oleh para ahli, fenomena unik ini biasanya dimunculkan dari sistem struktur transistor, yang kemudian dikenal dengan single-electron transistor (transistor elektron tunggal). Transistor ini pertama kali diperkenalkan oleh TA Fulton dan GJ Dolan dari AT & T Bell Laboratory, Amerika, pada tahun 1987. Jenis transistor ini bisa disebut transistor tipe terbaru dalam sejarah perjalanan transistor. Prinsip kerja transistor ini sebenarnya mirip dengan MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), jenis transistor yang kebanyakan dipakai dalam alat-alat elektronika sekarang. Sebagaimana MOSFET, transistor elektron tunggal juga tersusun atas 3 elektrode, yaitu source, drain, dan gate. Bedanya dengan MOSFET, di antara elektrode source dan drain dibuat "kuantum dot" yang berukuran nanometer, yang mana antara source-dot dan dot-drain hanya dibatasi oleh lapisan isolator yang tipis (hanya beberapa nanometer juga). Satu lagi, antara kuantum dot dan gate dibatasi juga oleh lapisan isolator. Kuantum dot tersebut biasa disebut "pulau", dan lapisan isolator antara source-dot dan dot-drain biasa disebut sambungan terobosan karena lapisannya sangat tipis dan memungkinkan elektron untuk menerobosnya. Pada prinsipnya, dengan memberi beda voltase antara source dan drain sekecil mungkin (mendekati nol), maka pada kondisi voltase gate dengan harga tertentu aliran elektron satu per satu dari source masuk dot kemudian ke drain, akan bisa didapatkan. Kecepatan aliran elektron pun bisa dikontrol dengan pengaturan kombinasi voltase gate dan beda voltase antara source dan drain.

Sejak ditemukan pertama kali, transistor elektron tunggal ini diprediksi akan bisa diaplikasikan dalam sistem digital karena bekerja berdasarkan pengontrolan gerak elektron satu per satu. Tidak hanya itu saja, karena untuk menggerakkan elektron satu per satu hanya diperlukan voltase yang sangat rendah, otomatis transistor ini bisa bekerja dengan energi yang rendah pula (low power). Keunggulan lain, kecepatannya pun jauh lebih cepat dibandingkan dengan jenis transistor yang memasyarakat dewasa ini.

Untuk merealisasikan transistor elektron tunggal ini tentu bukanlah suatu pekerjaan yang mudah karena memerlukan teknologi pembuatan yang punya ketelitian tinggi. Kemudian, karena yang akan dikontrol itu adalah gerakan elektron, otomatis divaisnya pun cukup sensitif. Sifat sensitif inilah yang justru secara teknologi menjadi dinding hambatan untuk mewujudkannya, terutama untuk pembuatan divais secara kolektif. Letak kesulitannya adalah pada pembuatan kuantum dot dan sambungan terobosan. Dengan teknologi semikonduktor sekarang ini pun masih sulit membuat struktur berukuran nano yang berukuran serempak dalam jumlah yang besar. Karena itu, masih cukup sulit untuk membuat rangkaian terpadu IC (integrated circuit) dengan basis transistor elektron tunggal. Tetapi, untuk tahap pembuatan secara individu atau kombinasi sederhana dengan komponen lain, perkembangannya sangat dahsyat, bahkan transistor elektron tunggal yang dahulu ketika diperkenalkan hanya bisa bekerja pada suhu sangat rendah (kira-kira 1 Kelvin atau -272 derajat Celsius), sekarang sudah bisa bekerja pada suhu ruangan. Terinspirasi dari transistor elektron tunggal ini, telah dikembangkan juga bentuk aplikasi-aplikasi lain, seperti memori, pomp, network, dan aplikasi lainnya. Pengembangan ini juga telah ditunjang oleh penelitian secara teori.

Dari segi bahan material, divais elektron tunggal juga telah diuji coba pada berbagai jenis bahan, baik itu logam maupun semikonduktor, seperti GaAs, silikon, dan juga jenis material baru seperti carbon nanotube. Bisa dibuatnya divais elektron tunggal dari jenis silikon sangat menyenangkan bagi para peneliti, terutama bagi perusahaan semikonduktor. Sebab, hal tersebut berarti memberi lampu hijau bahwa divais ini bisa diadopsikan ke dalam divais elektronika dewasa ini. Perlu diketahui bahwa infrastruktur teknologi elektronika dewasa ini masih didominasi oleh silikon. Dengan demikian, untuk bahan-bahan selain silikon, jika akan diadopsikan ke dalam divais elektronika sekarang, masih diperlukan teknologi interface terlebih dahulu agar bisa familier dengan teknologi silikon.

Di Jepang sendiri, perusahaan-perusahaan semikonduktor raksasa, seperti Toshiba, NTT, NEC, Sony, Fujitsu, dan lain-lainnya, juga para peneliti di universitas, berlomba-lomba mempresentasikan perkembangan penelitiannya masing-masing di setiap pertemuan ilmiah bidang fisika atau elektronika. Begitu juga para peneliti di Amerika dan Eropa tidak ketinggalan dalam persaingan penelitian. Bahkan, sekarang juga sudah berdiri konferensi internasional yang khusus membahas fenomena fisika di wilayah mesoskopik, seperti International Conference on New Phenomena in Mesoscopic Structures dan International Conference on Surfaces and Interfaces of Mesoscopic Devices yang diadakan setiap tiga tahun sekali.Meskipun dari sudut penelitian sudah begitu maju perkembangannya, untuk sampai ke tataran produksi (pasar) masih dibutuhkan waktu dengan alasan seperti yang dikemukakan di atas.

(0)

Fenomena Alam Sehari Hari

07.33 |

PENERAPAN ILMU FISIKA KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Banyak peristiwa dalam kehidupan kita yang melibatkan ilmu Fisika baik kita sadari maupun tanpa kita sadari. Semakin kita memahami Fisika kita akan mengetahui bahwa Fisika mempunyai cakupan yang luas. Berikut adalah contoh aplikasi ilmu Fisika dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi Gerak Lurus Beraturan.
Gerak Lurus Beraturan (GLB) merupakan gerak yang memiliki kecepatan yang konstan. Walaupun GLB sulit ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, karena biasanya kecepatan gerak benda selalu berubah-ubah. Misalnya ketika dirimu mengendarai sepeda motor atau mobil, laju mobil pasti selalu berubah-ubah. Ketika ada kendaraan di depan, pasti kecepatan kendaraan akan segera dikurangi. Hal ini agar kita tidak tabrakan dengan pengendara lain, terutama jika kondisi jalan yang ramai. Lain lagi jika kondisi jalan yang tikungan dan rusak.

Aplikasi GLBB dalam kehidupan sehari-hari.
GLBB merupakan gerak lurus berubah beraturan. Berubah beraturan maksudnya kecepatan gerak benda bertambah secara teratur atau berkurang secara teratur. Perubahan kecepatan tersebut dinamakan percepatan. Secara awam Pada kasus kendaraan beroda misalnya, ketika mulai bergerak dari keadaan diam, pengendara biasanya menekan pedal gas mobil atau menarik pedal gas motor, Pedal gas tersebut biasanya tidak ditekan atau ditarik dengan teratur sehingga walaupun kendaraan kelihatannya mulai bergerak dengan percepatan tertentu, besar percepatannya tidak tetap alias selalu berubah-ubah. Contoh GLBB dalam kehidupan sehari-hari pada gerak horisontal alias mendatar nyaris tidak ada. Contoh GLBB yang selalu kita jumpai dalam kehidupan hanya gerak jatuh bebas. Misalnya adalah buah mangga yang lezat atau buah kelapa yang jatuh dari pohonnya danJika kita pernah jatuh dari atap rumah tanpa sadar kita juga melakukan GLBB.

Aplikasi gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari.
Gerak vertikal terdiri dari dua jenis, yakni gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah. Benda melakukan gerak vertikal ke atas atau ke bawah jika lintasan gerak benda lurus. Kalau lintasan miring, gerakan benda tersebut termasuk gerak parabola. Aplikasi gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari misalnya ketika kita melempar sesuatu tegak lurus ke bawah (permukaan tanah), ini termasuk gerak vertikal.

Aplikasi gelombang elektromagnetik.
Bagaimana perangkat ponsel dapat terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan? Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x.

Aplikasi energi (nuklir) dalam kehidupan sehari-hari.
Teknologi dan teknik penggunaan nuklir dapat memberikan manfaat dan kontribusi yang besar untuk pembangunan ekonomi dan kesejahteraan rakyat. Misalnya, nuklir dapat digunakan di bidang pertanian, seperti pemuliaan tanaman Sorgum dan Gandum dengan melalui metode induksi mutasi dengan sinar Gamma. Di bidang kedokteran, teknik nuklir memberikan kontribusi yang tidak kalah besar, yaitu, terapi three dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT), yang dapat mengembangkan metode pembedahan dengan menggunakan radiasi pengion sebagai pisau bedahnya. Dengan teknik ini, kasus-kasus tumor ganas yang sulit dijangkau dengan pisau bedah konvensional menjadi dapat diatasi, bahkan tanpa merusak jaringan lainnya.
Di bidang energi, nuklir dapat berperan sebagai penghasil energi Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). PLTN dapat menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan pembangkit
Aplikasi hukum Newton:

Hukum 1 newton :
“Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya”
Contoh: jika kita dalam sebuah mobil saat mobil itu tiba-tiba maju badan kita tiba-tiba terdorong
ke belakang

Hukum 2 newton :
“Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda”

Contoh: ketika kita berada dalam lift

Hukum 3 newton :
“Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah”
Contoh: saat kita menekan papan tulis (aksi) maka papan tulis memberikan reaksi , bila
aksi lebih besar dari pada reaksi maka papan tulis akan rusak dan sebaliknya.

(0)

Fenomena Telinga Menurut Fisika

07.26 |

Apa Penyebab Telinga Berdengung?

Pernahkah Anda mengalami telinga yang berdengung? Keadaan telinga yang bising atau berdengung tentu saja menjadi gangguan dalam menjalankan berbagai aktifitas keseharian.

Kondisi telinga yang berdengung merupakan gangguan kesehatan yang harus segera dikonsultasikan ke dokter spesialis untuk pengobatan lebih lanjut.

Menurut sebuah penelitian lembaga swadaya masyarakat Mayo Clinic ditemukan bahwa sekitar 20% warga Amerika Serikat mengalami telinga yang berdengung. Dalam istilah kedokterannya disebut dengan tinnitus.

Dalam definisi kalangan ahli kesehatan disebutkan bahwa tinnitus merupakan penyakit yang terjadi pada indera pendengaran seseorang. Tinnitus ini kemudian dikelompokkan menjadi pertanda adanya masalah dalam kesehatan.

Ada banyak yang menjadi penyebab terjadinya tinnitus ini. Bahkan beberapa diantaranya merupakan gejala yang disebabkan dari adanya gangguan kesehatan seperti bunyi bel atau lonceng yang kemudian akan menimbulkan perasan bising pada telinga secara tidak wajar.

Hal tersebut ialah pertanda ada sesuatu yang tak beres dalam kesehatan Anda. Maka jika hal tersebut terjadi, sebaiknya Anda segera memeriksakan diri ke dokter spesialias untuk mengetahui kondisi kesehatan. Bagaimanapun, hasil dari diagnosis dokter sangat membantu dan bisa menjadi pegangan untuk melakukan tindakan pengobatan berikutnya (kalau ternyata gangguan tersebut termasuk penyakit).

Biasanya dokter akan melakukan diagnosis yang nantinya dapat digunakan untuk melakukan pengobatan terhadap telinga yang berdengung. Pasca dilakukan diagnosis biasanya akan diketahui penyebab mengapa telinga berdengung dan segera dilakukan tindakan untuk pengobatan atau pencegahan penyakit supaya tidak lebih parah. Dan berikut merupakan beberapa hal yang biasanya menjadi penyebab terjadinya telinga berdengung.

Tingkat Stres

Mungkin Anda belum memahami bahwa kondisi kejiwaan seperti stres dapat menjadi salah satu penyebab terjadinya gangguan pada organ telinga (tinnitus). Tinnitus dapat terjadi dalam kondisi seseorang sedang mengalami kondisi kejiwaan yang tidak normal, tertekan atau mengalami depresi.

Adapun gejala stres yang biasanya terjadi seperti perasaan cemas yang berlebihan, nyeri otot, dan juga sering bersikap emosional dan di luar kontrol. Kondisi tinnitus atau gangguan pada telinga dapat disebabkan oleh perasaan stres.

Jika Anda berada dalam kondisi kejiwaan yang labil atau tidak normal dan lantas menyebabkan telinga yang berdengung atau tinnitus, segera memeriksakan diri ke dokter supaya mendapatkan penanganan yang tepat dan cepat. Selain itu, kondisi stres yang dibiarkan berlarut-larut akan memicu terjadinya masalah-masalah kesehatan yang lainnya yang tentunya akan semakin memberatkan kondisi hidup.

Alergi

Alergi juga bisa menjadi penyebab lainnya dari tinnitus ini. Alergi bisa menjadi pemicu timbulnya lendir di bagian tengah telinga di mana kondisi demikian kalau tidak segera ditangani akan menyebabkan tekanan yang lebih besar lagi. Kalau kondisi tersebut dibiarkan terus-menerus maka bukan mustahil infeksi di dalam telinga bisa terjadi.

Suara Keras

Sebagaimana makhluk yang lainnya, manusia juga memiliki batas kemampuan dalam mendengar suara. Batas toleransi suara yang dapat didengar oleh telinga manusia yakni antara 20 Hertz sampai 20.000 Hertz.

Suara yang keras, yang terdengar di atas angka 20.000 Hertz tidak akan sanggup didengar oleh telinga manusia, bahkan bisa merusak telinga manusia. Kalau Anda terbiasa mendengar suara yang sangat keras di atas 20.000 Hertz maka kemungkinan menderita tinnitus menjadi sangat besar.

Meniere’s disease

Gangguan telinga di bagian dalam sering disebut dengan meniere’s disease. Belum banyak yang tahu bahwa fungsi telinga selain sebagai alat pendengaran, juga berfungsi dalam memengaruhi keseimbangan tubuh. Makanya kalau meniere’s disease terjadi, dampaknya keseimbangan tubuh juga akan terganggu.

Jika Anda terkena meniere’s disease ini gejalanya dapat dilihat dari kondisi telinga yang berdengung. Jika terjadi kondisi seperti itu, Anda disarankan untuk segera memeriksakan kesehatan telinga ke dokter spesialis THT untuk mengetahui gejala dan untuk dilakukan penanganan lebih lanjut.

Oleh sebab itu, mulai saat ini jangan sekali-kali Anda menganggap telinga berdengung sebagai gangguan yang biasa saja karena lama-kelamaan akan mengganggu. Memeriksakan diri ke dokter ketika terjadi telinga berdengung ialah langkah yang tepat untuk segera mengetahui apakah gangguan pada telinga tersebut merupakan tinnitus atau hanya gangguan biasa. Kalau tinnitus, biasanya dokter akan segera mengambil langkah pengobatan supaya penyakit telinga berdengung tersebut tidak semakin parah.

Tekanan Udara

Barotitis Media (Aerotitis, Barotrauma) adalah gangguan telinga yang terja kerusakan pada gendang telinga. Barotitis adalah peradangan pada telinga ya…

(0)

PENEMUAN TERBARU YANG MENGGEGERKAN TEORI FISIKA

02.40 |

PENEMUAN TERBARU YANG MENGGEGERKAN TEORI FISIKA MODERN
Tolong Dibaca ya? nanti diskusiin sma2, oke....

Belum lama berselang, tepatnya tanggal 5 Juni yang lalu, suatu berita
besar iptek muncul dari sebuah konperensi fisika “Neutrino 98″ yang
berlangsung di Jepang. Neutrino, salah satu partikel dasar yang jauh lebih
kecil daripada elektron, ternyata memiliki massa, demikian laporan dari
suatu tim internasional yang tergabung dalam eksperimen
Super-Kamiokande. Tim ahli-ahli fisika yang terdiri dari kurang lebih 120 orang dari
berbagai negara termasuk AS, Jepang, Jerman, dan Polandia tersebut
melakukan penelitian terhadap data-data yang dikumpulkan selama setahun oleh
sebuah laboratorium penelitian neutrino bawah tanah di Jepang.

Jika laporan ini terbukti benar dan dapat dikonfirmasi kembali oleh tim
lainnya maka akan membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa
teori fisika, terutama pembahasan mengenai interaksi partikel dasar, teori
asal mula daripada alam semesta ini serta problema kehilangan massa
(missing mass problem) maupun teori neutrino matahari.

Neutrino, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh
fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli.
Neutrino adalah partikel yang sangat menarik perhatian para fisikawan
karena kemisteriusannya. Neutrino juga merupakan salah satu bangunan
dasar daripada alam semesta yang bersama-sama dengan elektron, muon, dan
tau, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton
bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua
benda di alam semesta ini.

Ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti
partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde
Cowan, neutrino terdiri dari 3 rasa (flavor), yakni: neutrino elektron,
neutrino mu dan neutrino tau. Neutrino tidak memiliki muatan listrik dan
selama ini dianggap tidak memiliki berat, namun neutrino memiliki
antipartikel yang disebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena
sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan
mudah dapat melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk
dideteksi.

Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi
inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada
laboratorium di bumi. Untuk mengurangi pengaruh distorsi dari sinar
kosmis, detektor neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan
tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto
(photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim Kamiokande ini menemukan
bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bisa
berosilasi maka disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa.

Penemuan ini sangat kontroversial karena teori fisika yang selama ini
kerap dipandang sebagai teori dasar interaksi partikel, yakni disebut
teori model standard, meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak
bermassa. Jika penemuan neutrino bermassa terbukti benar maka boleh jadi akan
membuat teori model standard tersebut harus dikoreksi.

Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni
kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan
massa pada alam semesta kita ini (missing mass problem). Telah sejak lama
para ahli fisika selalu dihantui dengan pertanyaan: Mengapa terdapat
perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat daripada
bintang-bintang, planet-planet, beserta benda-benda alam lainnya
dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan daripada berat
keseluruhan alam semesta.

Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak
kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel
unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori
semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut
belum pernah berhasil ditemukan.

Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata
partikel unik tersebut tidak lain daripada neutrino yang bermassa.

Menurut teori dentuman besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula
dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi
hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya
kemudian memenangkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1965
menemukan sisa-sisa gelombang mikro peninggalan dentuman besar yang sekarang
telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin. Namun salah satu hal yang
masih diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri.
Apakah hal ini akan terus menerus terjadi tanpa akhir? Penemuan neutrino
bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini.

Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tidak bermassa, seperti yang
diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh
sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang
terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat
banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa mempengaruhi ekspansi alam
semesta. Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat
akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata
neutrino memiliki massa.

Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil
penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, dimana terjadi selisih
jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari
kita.

Untuk keabsahan penemuan ini tim internasional dari eksperimen super
Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk
mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman di masa lalu,
laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontroversi dan
jarang bisa dikonfirmasi kembali.

Untuk sementara ini para ahli harus sabar menunggu karena eksperimen
semacam ini hanya bisa dilakukan oleh segelintir eksperimen saja di
seluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti
benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika
modern.

(0)

TOKOH FISIKA ALBERT EINSTEIN 1879-1955

02.31 |

ALBERT EINSTEIN 1879-1955

Albert Einstein, tak salah lagi, seorang ilmuwan terhebat abad ke-20. Cendekiawan tak ada tandingannya sepanjang jaman. Termasuk karena teori “relativitas”-nya. Sebenarnya teori ini merupakan dua teori yang bertautan satu sama lain: teori khusus “relativitas” yang dirumuskannya tahun 1905 dan teori umum “relativitas” yang dirumuskannya tahun 1915, lebih terkenal dengan hukum gaya berat Einstein. Kedua teori ini teramat rumitnya, karena itu bukan tempatnya di sini menjelaskan sebagaimana adanya, namun uraian ala kadarnya tentang soal relativitas khusus ada disinggung sedikit. Pepatah bilang, “semuanya adalah relatif.” Teori Einstein bukanlah sekedar mengunyah-ngunyah ungkapan yang nyaris menjemukan itu. Yang dimaksudkannya adalah suatu pendapat matematik yang pasti tentang kaidah-kaidah ilmiah yang sebetulnya relatif. Hakikatnya, penilaian subyektif terhadap waktu dan ruang tergantung pada si penganut. Sebelum Einstein, umumnya orang senantiasa percaya bahwa dibalik kesan subyektif terdapat ruang dan waktu yang absolut yang bisa diukur dengan peralatan secara obyektif. Teori Einstein menjungkir-balikkan secara revolusioner pemikiran ilmiah dengan cara menolak adanya sang waktu yang absolut. Contoh berikut ini dapat menggambarkan betapa radikal teorinya, betapa tegasnya dia merombak pendapat kita tentang ruang dan waktu.

Bayangkanlah sebuah pesawat ruang angkasa –sebutlah namanya X–meluncur laju menjauhi bumi dengan kecepatan 100.000 kilometer per detik. Kecepatan diukur oleh pengamat, baik yang berada di pesawat ruang angkasa X maupun di bumi, dan pengukuran mereka bersamaan. Sementara itu, sebuah pesawat ruang angkasa lain yang bernama Y meluncur laju pada arah yang sama dengan pesawat ruang angkasa X tetapi dengan kecepatan yang berlebih. Apabila pengamat di bumi mengukur kecepatan pesawat ruang angkasa Y, mereka mengetahui bahwa pesawat itu melaju menjauhi bumi pada kecepatan 180.000 kilometer per detik. Pengamat di atas pesawat ruang angkasa Y akan berkesimpulan serupa.

Nah, karena kedua pesawat ruang angkasa itu melaju pada arah yang bersamaan, akan tampak bahwa beda kecepatan antara kedua pesawat itu 80.000 kilometer per detik dan pesawat yang lebih cepat tak bisa tidak akan bergerak menjauhi pesawat yang lebih lambat pada kadar kecepatan ini.

Tetapi, teori Einstein memperhitungkan, jika pengamatan dilakukan dari kedua pesawat ruang angkasa, mereka akan bersepakat bahwa jarak antara keduanya bertambah pada tingkat ukuran 100.000 kilometer per detik, bukannya 80.000 kilometer per detik.

Kelihatannya hal ini mustahil. Kelihatannya seperti olok-olok. Pembaca menduga seakan ada bau-bau tipu. Menduga jangan-jangan ada perincian yang disembunyikan. Padahal, sama sekali tidak! Hasil ini tidak ada hubungannya dengan tenaga yang digunakan untuk mendorong mereka.

Tak ada keliru pengamatan. Walhasil, tak ada apa pun yang kurang, alat rusak atau kabel melintir. Mulus, polos, tak mengecoh. Menurut Einstein, hasil kesimpulan yang tersebut di atas tadi semata-mata sebagai akibat dari sifat dasar alamiah ruang dan waktu yang sudah bisa diperhitungkan lewat rumus ihwal komposisi kecepatannya.

Tampaknya merupakan kedahsyatan teoritis, dan memang bertahun-tahun orang menjauhi “teori relativitas” bagaikan menjauhi hipotesa “menara gading,” seolah-olah teori itu tak punya arti penting samasekali. Tak seorang pun –tentu saja tidak– membuat kekeliruan hingga tahun 1945 tatkala bom atom menyapu Hiroshima dan Nagasaki. Salah satu kesimpulan “teori relativitas” Einstein adalah benda dan energi berada dalam arti yang berimbangan dan hubungan antara keduanya dirumuskan sebagai E = mc². E menunjukkan energi dan m menunjukkan massa benda, sedangkan c merupakan kecepatan cahaya. Nah, karena c adalah sama dengan 180.000 kilometer per detik (artinya merupakan jumlah angka amat besar) dengan sendirinya c2 (yang artinya c x c) karuan saja tak tepermanai besar jumlahnya. Dengan demikian berarti, meskipun pengubahan sebagian kecil dari benda mampu mengeluarkan jumlah energi luar biasa besarnya.

Orang karuan saja tak bakal bisa membikin sebuah bom atom atau pusat tenaga nuklir semata-mata berpegang pada rumus E = mc². Haruslah dikaji pula dalam-dalam, banyak orang memainkan peranan penting dalam proses pembangkitan energi atom. Namun, bagaimanapun juga, sumbangan pikiran Einstein tidaklah meragukan lagi. Tak ada yang cekcok dalam soal ini. Lebih jauh dari itu, tak lain dari Einstein orangnya yang menulis surat kepada Presiden Roosevelt di tahun 1939, menunjukkan terbukanya kemungkinan membikin senjata atom dan sekaligus menekankan arti penting bagi Amerika Serikat selekas-lekasnya membikin senjata itu sebelum didahului Jerman. Gagasan itulah kemudian mewujudkan “Proyek Manhattan” yang akhirnya bisa menciptakan bom atom pertama.

“Teori relativitas khusus” mengundang beda pendapat yang hangat, tetapi dalam satu segi semua sepakat, teori itu merupakan pemikiran yang paling meragukan yang pernah dirumuskan manusia. Tetapi, tiap orang ternyata terkecoh karena “teori relativitas umum” Einstein merupakan titik tolak pikiran lain bahwa pengaruh gaya berat bukanlah lantaran kekuatan fisik dalam makna yang biasa, melainkan akibat dari bentuk lengkung angkasa luar sendiri, suatu pendapat yang amat mencengangkan!

Bagaimana bisa orang mengukur bentuk lengkung ruang angkasa?

Einstein bukan sekedar mengembangkan secara teoritis, melainkan dituangkannya ke dalam rumusan matematik yang jernih dan jelas sehingga orang bisa melakukan ramalan yang nyata dan hipotesanya bisa diuji. Pengamatan berikutnya –dan ini yang paling cemerlang karena dilakukan tatkala gerhana matahari total– telah berulang kali diyakini kebenarannya karena bersamaan benar dengan apa yang dikatakan Einstein.

Teori umum tentang relativitas berdiri terpisah dalam beberapa hal dengan semua hukum-hukum ilmiah. Pertama, Einstein merumuskan teorinya tidak atas dasar percobaan-percobaan, melainkan atas dasar-dasar kehalusan simetri dan matematik. Pendeknya berpijak diatas dasar rasional seperti lazimnya kebiasaan para filosof Yunani dan para cendekiawan abad tengah perbuat. Ini berarti, Einstein berbeda cara dengan metode ilmuwan modern yang berpandangan empiris. Tetapi, bedanya ada juga: pemikir Yunani dalam hal pendambaan keindahan dan simetri tak pernah berhasil mengelola dan menemukan teori yang mekanik yang mampu bertahan menghadapi percobaan pengujian yang rumit-rumit, sedangkan Einstein dapat bertahan dengan sukses terhadap tiap-tiap percobaan. Salah satu hasil dari pendekatan Einstein adalah bahwa teori umum relativitasnya dianggap suatu yang amat indah, bergaya, teguh dan secara intelektual memuaskan semua teori ilmiah.

Teori relativitas umum juga dalam beberapa hal berdiri secara terpisah. Kebanyakan hukum-hukum ilmiah lain hanya kira-kira saja berlaku. Ada yang kena dalam banyak hal, tetapi tidak semua. Sedangkan mengenai teori umum relativitas, sepanjang pengetahuan, sepenuhnya diterima tanpa kecuali. Tak ada keadaan yang tak diketahui, baik dalam kaitan teoritis atau percobaan praktek yang menunjukkan bahwa ramalan-ramalan teori umum relativitas hanya berlaku secara kira-kira. Bisa saja percobaan-percobaan di masa depan merusak nama baik hasil sempurna yang pernah dicapai oleh sesuatu teori, tetapi sepanjang menyangkut teori umum relativitas, jelas tetap merupakan pendekatan yang paling diandalkan bagi setiap ilmuwan dalam usahanya menuju kebenaran terakhir.

Meskipun Einstein teramat terkenal dengan “teori relativitas”-nya, keberhasilan karyanya di bidang ilmiah lain juga membuatnya tersohor selaku ilmuwan dalam setiap segi. Nyatanya, Einstein peroleh Hadiah Nobel untuk bidang fisika terutama lantaran buah pikiran tertulisnya membeberkan efek-efek foto elektrik, sebuah fenomena penting yang sebelumnya merupakan teka-teki para cerdik pandai. Dalam karya tulisan ilmiah itu Einstein membuktikan eksistensi photon, atau partikel cahaya.

Anggapan lama lewat percobaan yang tersendat-sendat mengatakan bahwa cahaya itu terdiri dari gelombang elektro magnit, dan gelombang serta partikel merupakan konsep yang berlawanan. Sedangkan hipotesa Einstein menunjukkan suatu perbedaan yang radikal dan amat bertentangan dengan teori-teori klasik. Bukan saja hukum foto elektriknya terbukti punya arti penting dalam penggunaan, tetapi hipotesanya tentang photon punya pengaruh besar dalam perkembangan teori kuantum (hipotesa bahwa dalam radiasi, energi elektron dikeluarkan tidak kontinyu melainkan dalam jumlah tertentu) yang saat ini merupakan bagian tak terpisahkan dari teori itu.

Dalam hal menilai arti penting Einstein, suatu perbandingan dengan Isaac Newton merupakan hal menyolok. Teori Newton pada dasarnya mudah dipahami, dan kegeniusannya sudah tampak pada awal mula perkembangan. Sedangkan “teori relativitas” Einstein teramat sulit dipahami biarpun lewat penjelasan yang cermat dan hati-hati. Lebih-Lebih rumit lagi jika mengikhtisarkan aslinya! Tatkala beberapa gagasan Newton mengalami benturan dengan gagasan ilmiah pada jamannya, teorinya tak pernah tampak luntur atau goyah dengan pendiriannya. Sebaliknya, “teori relativitas” penuh dengan hal yang saling bertentangan. Ini merupakan bagian dari kegeniusan Einstein bahwa pada saat permulaan, ketika gagasannya masih merupakan hipotesa yang belum diuji yang dikemukakannya selaku orang muda belasan tahun yang samasekali tidak dikenal, dia tak pernah membiarkan kontradiksi yang nyata-nyata ada ini dan mencampakkan teorinya. Sebaliknya malahan dia dengan sangat cermat dan hati-hati merenungkan terus hingga ia mampu menunjukkan bahwa kontradiksi ini hanya pada lahirnya saja sedangkan sebenarnya tiap masalah selalu tersedia untuk memecahkan kontradiksi itu dengan cara yang halus namun cerdik dan tegas.

Kini, kita anggap teori Einstein itu pada dasarnya lebih “correct” ketimbang teori Newton. Jika begitu halnya kenapa Einstein ditempatkan Lebih bawah dalam daftar tingkat urutan buku ini?

Alasannya tersedia. Pertama, teori-teori Newtonlah yang merupakan peletak dasar dan batu pertama ilmu pengetahuan modern dan teknologi. Tanpa karya Newton, kita tidak akan menyaksikan teknologi modern sekarang ini. Bukannya Einstein.

Ada lagi faktor yang menyebabkan mengapa kedudukan Einstein dalam urutan seperti yang pembaca saksikan. Dalam banyak hal, perkembangan suatu ide melibatkan sumbangan pikiran banyak orang. Ini jelas sekali misalnya dalam ihwal sejarah sosialisme, atau dalam pengembangan teori listrik dan magnit. Meskipun Einstein tidak 100% merumuskan “teori relativitas” dengan otaknya sendiri, yang sudah pasti sebagian terbesar memang sahamnya. Adalah adil mengatakan bahwa ditilik dari perbandingan arti penting ide-ide lain, teori-teori relativitas terutama berasal dari kreasi seorang, si genius dan si jempolan, Einstein.

Einstein mendiskusikan teori-teorinya.

Einstein lahir tahun 1879, di kota Ulm, Jerman. Dia memasuki perguruan tinggi di Swiss dan menjadi warganegara Swiss tahun 1900. Di tahun 1905 dia mendapat gelar Doktor dari Universitas Zurich tetapi (anehnya) tak bisa meraih posisi akademis pada saat itu. Di tahun itu pula dia menerbitkan kertas kerja perihal “relatif khusus,” perihal efek foto elektrik, dan tentang teori gerak Brown. Hanya dalam beberapa tahun saja kertas-kertas kerja ini, terutama yang menyangkut relativitas, telah mengangkatnya menjadi salah seorang ilmuwan paling cemerlang dan paling orisinal di dunia. Teori-teorinya sangat kontroversial. Tak ada ilmuwan dunia kecuali Darwin yang pernah menciptakan situasi kontroversial seperti Einstein. Akibat itu, di tahun 1913 dia diangkat sebagai mahaguru di Universitas Berlin dan pada saat berbarengan menjadi Direktur Lembaga Fisika “Kaisar Wilhelm” serta menjadi anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia. Jabatan-jabatan ini tidak mengikatnya untuk sebebas-bebasnya mengabdikan sepenuh waktu melakukan penyelidikan-penyelidikan, kapan saja dia suka.

Pemerintah Jerman tidak menyesal menyiram Einstein dengan sebarisan panjang kedudukan yang istimewa itu karena persis dua tahun kemudian Einstein berhasil merumuskan “teori umum relativitas,” dan tahun 1921 dia memperoleh Hadiah Nobel. Sepanjang paruhan terakhir dari kehidupannya, Einstein menjadi buah bibir dunia, dan hampir dapat dipastikan dialah ilmuwan yang masyhur yang pernah lahir ke dunia.

Karena Einstein seorang Yahudi, kehidupannya di Jerman menjadi tak aman begitu Hitler naik berkuasa. Di tahun 1933 dia hijrah ke Princeton, New Jersey, Amerika Serikat, bekerja di Lembaga Studi Lanjutan Tinggi dan di tahun 1940 menjadi warga negara Amerika Serikat. Perkawinan pertama Einstein berujung dengan perceraian, hanya perkawinannya yang kedua tampaknya baru bahagia. Punya dua anak, keduanya laki-laki. Einstein meninggal dunia tahun 1955 di Princeton.

Einstein senantiasa tertarik pada ihwal kemanusiaan dunia di sekitarnya dan sering mengemukakan pandangan-pandangan politiknya. Dia merupakan pelawan teguh terhadap sistem politik tirani, seorang pendukung gigih gerakan Pacifis, dan seorang penyokong teguh Zionisme. Dalam hal berpakaian dan kebiasaan-kebiasaan sosial dia tampak seorang yang individualistis. Suka humor, sederhana dan ada bakat gesek biola. Tulisan pada nisan makam Newton yang berbunyi: “Bersukarialah para arwah karena hiasan yang ditinggalkannya bagi kemanusiaan!” sebetulnya lebih kena untuk Einstein.

(0)

Physic Education Bussines

About Us

LOWONGAN IKLAN

DONATION

Rising Total

Country Visitor

Vooting

Devotee

Weather

Blogger comment

Archives