Kamis, 17
November 2011 - 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.
Kredit: Chalmers
University of TechnologyJurnal: 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar