Tokoh Fisikawan

Hadiah Nobel Fisika 2012

Para “ Penangkap”

Kucing Schrodinger

DAVID J WINELAND

• Lahir : Milwaukee, Wisconsin, 24 Februari 1944

• Pendidikan :Meraih gelar PhD tahun 1970 dari Universitas Harvard, Cambridge, Massachusetts, AS.

• Pekerjaan :Sekarang menjabat ketua Kelompok di National Institute of Standards and Technology ( NIST ) dan Universitas Colorado di Boulder, Colorado, AS

SERGE HAROCHE

• Lahir : Casablanca, Maroko, 11 September 1944

• Pendidikan : Meraih gelar PhD tahun 1971 dari  Universite Pierre et Marie Curie, Paris, Perancis

• Pekerjaan : Saat ini menjabat sebagai Profesor di College de France and Ecole Normale Siperieure, Paris, Perancis

Hadiah Nobel Fisika tahun ini dianugerahkan kepada Serge Haroche ( 68 ) dari Perancis dan David Wineland ( 68 ) dari Amerika Serikat. Dua ilmuwan itu layak menerima  Hadiah Nobel atas kerja keras mereka dalam menemukan metode eksperimen untuk mengamati dan mengontrol partikel kuantum.

OLEH DAHONO FITRIANTO

Haroche mengaku sedang berjalan-jalan bersama isterinya di sebuah ruas jalan di Paris, Perancis, Selasa ( 9/10 ), saat telepon selulernya berdering, Saat ia melihat nomor penelpon, terlihat nomor kode Negara Swedia, Negara asal Hadiah Nobel, di depan sederet angka.

            “ waktu itu saya sedang berjalan di dekat bangku di pinggir jalan, jadi bisa langsung duduk ”, ujar Haroche kepada para wartawan Swedia melalui telepon. Begitu namanya resmi disebut  sebagai pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun ini, dia langsung menelpon anak-anak dan para kolega penelitinya.

            Dalam pernyataan resmi, dewan juri dari Akademi ilmu Pengetahuan Kerajaan Swedia ( RSAS ) menyebut Haroche dan Wineland telah mempelopori metode eksperimen optic untuk “ mengukur dan memanipulasi system kuantum tunggal ”.

            “ Para pemenang hadiah Nobel tersebut telah membuka pintu ke era baru eksperimentasi dibidang fisika kuantum dengan memperagakan pengamatan langsung terhadap partikel-partikel kuantum tunggal tanpa merusak mereka” ungkap RSAS.

            Secara sederhana, hasil kerja Haroche dan wineland itu dapat dikatakan telah membawa dunia fisika kuantum yang serba misterius dan tak kasat mata ke dunia “nyata” sehari-hari, temapat segalanya bisa “ diihat dan disentuh”.

Seperti kita ketahui selama ini, fisika kuantum adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari perilaku partikel partikel dasar penyusun alam semesta pada skala yang lebih kecil dari ukuran atom. Di ranah itu, partikel-partikel tersebut, berperilaku tak lazim karena hukum fisika klasik yang kita kenal di kehidupan sehari hari tak berlaku lagi.

            Sebagai gantinya, berlaku hukum-hukum fisika kuantum yang hanya bisa dijabarkan dalam bentuk berbagai persamaan matematika tingkat lanjut. Inilah dunia probabilitas, tempat berbagai paradox terjadi.

Eksperimen Khayalan

            Materi kuantum ini digambarkan dalam kisah “ Kucing Scrodinger” yang legendaris itu. Erwin Scrodinger ( 1887-1961 , salah satu Bapak fisika kuantum, pertama kali mengisahkan soal kucing itu sebagai upaya “ eksperimen khayalan” untuk menjelaskan dunia kuantum yang absurd.

            Dalam “eksperimen” itu,  seekor kucing diletakkan disebuah kotak tertutup bersama sebuah botol berisi racun sianida. Racun sianida itu akan terlepas dan membunuh kucing tersebut apabila terkena tembakan partikel dari sebuah unsur radioaktif yang sedang meluruh.

            Peluruhan radioaktif itu diatur oleh hukum fisika kuantum yang hanya berisi probabilitas antara meluruh dan tidak meluruh atau disebut dengan kondisi “superposisi”. Dengan sendirinya, kucing itupun dalam kondisi superposisi, yakni mengalami keadaan hidup dan mati dalam waktu yang bersamaan.

            Masalahnya, keadaan superposisi ini sangat sensitive terhadap lingkungan luar sehingga setiap usaha mengamati atau mengukur dengan pasti kondisi kucing tersebut akan merusak keadaan kuantumnya. Dengan demikian, saat ada orang yang membuka paksa kotak itu, dia hanya akan menemukan salah satu dari dua kemungkinan kondisi kucing hidup atau mati.

            Itulah kesulitan yang dihadapi penggelut fisika kuantum. Selama puluhan tahun sejak ilmu ini ditemukan, teori-teori fisika kuantum telah terbukti benar dalam memprediksi berbagai gejala yang ditimbulkan dan bisa diamati dalam tingkat makro.

            Namun, mengamati partikel kuantum tunggal, apalagi kemudian mengendalikan perilakunya, adalah sesuatu yang selama ini dianggap mustahil. “ Partikel-partikel itu tidak mudah diisolasi dari lingkungan di sekitarnya dan mereka akan kehilangan berbagai property kuantum yang misterius begitu mereka berinteraksi dengan dunia luar”. Ungkap panitia Hadiah Nobel 2012.

Mengisolasi Partikel

            Haroche dan Wineland secara terpisah menemukan metode untuk mengisolasi partikel-partikel, yang memungkinkan seseorang mengamati, menghitung dan bahkan memanipulasi partikrl-partikel terssebut. Mereka telah berhasil “menangkap” Kucing Schrodinger tanpa merusak kondisi kuantumnya!

            Metode mereka agak berbeda. Wineland menggunakan tembakan foton sinar laser untuk memperlambat dan mengendalikan atom-atom bermuatan listrik atau ion.  Sementara Haroche sebaliknya, ia mengendalikan dan mengukur foton-foton alias partikel cahaya yang dijebak diantara dua cermin khusus dengan menembakan atom-atom.

            Penemuan mereka diyakini akan memungkinkan pembuatan sebuah computer kuantum, yakni computer berkecepatan sangat tinggi yang bekerja berdasarkan mekanisme fisika kuantum.  Komputer yang kita pakai dewasa ini masih menggunakan kode biner,tempat data disimpan dalam bit yang bernilai 1 atau 0.

            Dalam computer kuantum, satu hit kuantum ( quantum bit atau qubit ) berada pada kondisi superposisi, yang artinya bisa bernilai 1 dan 0 pada saat bersamaan. Hal itu memungkinkan peningkatan dramatis pada kemampuan memproses dan menyimpan data.

Metode yang ditemukan dua orang itu juga memungkinkan pembuatan jam yang 100 kali lebih akurat mengukur waktu daripada jam-jam sesium yang menjadi patokan saat ini.