Menembus Batas-batas Fisika Klasik
Unknown

Di laboratorium optika kuantum (quantum optical laboratory) di Niels Bohr Institute, para peneliti telah melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa sifat cahaya tidak mengikuti prinsip-prinsip fisika klasik. studi itu menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Artinya, cahaya memiliki sifat mekanika kuantum.
Ada dua kategori berbeda dalam fisika, yaitu fisika klasik dan fisika kuantum. Dalam fisika klasik, objek, misalnya mobil atau bola, memiliki posisi dan juga kecepatan yang terdefinisi dengan pasti. Ini adalah pandangan klasik terhadap dunia kita sehari-hari. Dalam dunia kuantum benda juga dapat memiliki posisi dan kecepatan, tapi tidak pada saat yang sama. Pada tingkat atom, mekanika kuantum mengatakan bahwa alam berperilaku cukup berbeda dari yang kita bayangkan. Ini bukan hanya bahwa kita tidak tahu posisi dan kecepatan, bukan, dua hal ini sama sekali tidak ada secara bersamaan. Tapi bagaimana kita tahu bahwa mereka tidak ada secara bersamaan? Dan di mana perbatasan dua dunia? Para peneliti telah menemukan cara baru untuk menjawab pertanyaan ini.
Cahaya dalam pandangan mekanika kuantum
Eran Kot, mahasiswa Ph.D pada kelompok penelitian Optika kuantum di Niels Bohr Institute Universitas Kopenhagen, tentang penelitiannya ini, “Tujuan kami adalah untuk menggunakan mekanika kuantum dalam cara baru. Oleh karena itu penting bagi kita untuk mengetahui bahwa ‘sistem’ benar-benar berperilaku dengan cara yang tidak memiliki penjelasan klasik. Untuk tujuan ini, yang pertama kita uji adalah cahaya.”
Berdasarkan serangkaian percobaan di laboratorium optika kuantum, mereka mengamati keadaan cahaya. Dalam fisika klasik, cahaya memiliki kedua medan listrik dan medan magnet.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Dengan demikian, kami memberikan bukti sederhana bahwa percobaan ini melanggar prinsip-prinsip klasik. Artinya, kami menunjukkan bahwa cahaya memiliki sifat kuantum, dan kita dapat memperluas ini untuk sistem lain juga,” kata Eran Kot.
Mekanika klasik dan mekanika non-klasik
Tujuan dari penelitian ini adalah selain secara mendasar memahami dunia, tetapi juga tantangan praktis untuk dapat memanfaatkan mekanika kuantum dalam konteks yang lebih besar. Untuk cahaya ini bukan kejutan besar bahwa cahaya berperilaku secara kuantum, tetapi metode yang telah dikembangkan juga dapat digunakan untuk mempelajari sistem lain.
“Kami berusaha untuk mengembangkan komputer kuantum masa depan dan karenanya kami perlu memahami batas kapan sesuatu berperilaku secara mekanika kuantum dan saat itu adalah mekanika klasik,” kata profesor fisika kuantum Anders S. Sørensen, menjelaskan bahwa komputasi kuantum tentu harus terdiri dari sistem dengan sifat-sifat non-klasik.
0 komentar | edit post
Mengapa Saintis Mencoba Untuk Memperlambat Cahaya?
Unknown
Mencapai kelajuan lebih cepat dari laju cahaya adalah salah satu mimpi terindah ilmu pengetahuan (dan juga fiksi ilmiah?). Tapi bagaimana dengan ide memperlambat cahaya? Apa manfaat yang diperoleh dengan memperlambat cahaya? Dalam sepuluh tahun terakhir, para saintis telah melakukan beberapa hal menakjubkan dengan memperlambat kecepatan cahaya.
Kelajuan cahaya adalah konstan. Angka yang tepat dari kelajuan cahaya adalah 299.792.458 meter per detik. Saat ini dianggap tidak ada sesuatu yang bisa bergerak lebih cepat dari itu tanpa melanggar hukum-hukum fisika. Namun ternyata cahaya dapat diperlambat – kenyataan yang mengejutkan bahwa kelajuan cahaya adalah konstanta yang tidak konstan.
Cahaya dalam ruang hampa
Pernyataan yang sering dikutip bahwa kelajuan cahaya hanya berlaku untuk cahaya yang bergerak melalui ruang hampa, di mana cahaya tidak bergerak (merambat) melewati atom. Nilai (kelajuan cahaya dalam ruang hampa) disebut “c,” merupakan bagian dari persamaan Einstein yang terkenal E = mc². Dalam medium, foton secara acak melewati atom, yang menyerap foton tersebut kemudian kembali memancarkannya. Siklus penyerapan atau re-emisi ini mengakibatkan penundaan dan berarti juga memperlambat cahaya. Dalam hal ini, perlambatan cahaya masih berupa ilusi. Foton masih merambat dari atom ke atom dengan kelajuan c, tapi mereka melakukan penghentian singkat selama perjalanannya ini.
Zat transparan memiliki indeks bias yang didefinisikan sebagai ukuran seberapa banyak zat yang mempengaruhi kecepatan cahaya saat melewatinya. Persamaan untuk menghitung indeks bias adalah v = c / n, dimana v merupakan kelajuan aktual cahaya dan n adalah indeks bias medium itu. ruang vakum memiliki indeks bias 1, dan atmosfer bumi memiliki indeks bias dari 1,00029. Itu cukup dekat dengan kelajuan penuh.
Ketika cahaya melambat
Air, di sisi lain, memiliki indeks bias 1,330, dan berbagai jenis kaca memiliki indeks antara 1,4 dan 1,9. Cahaya secara signifikan bergerak lebih lambat melalui bahan tersebut. Berlian membuat cahaya bahkan bergerak lebih lambat dari itu, dengan indeks bias sekitar 2,4.
Pada tahun 1968 Bob shaw melalui kisahnya yang terkenal pada masa itu, Light of Other Days, mengusulkan ide menarik tentang penggunaan bahan dengan indeks bias tinggi yang dapat memerangkap cahaya sehingga butuh waktu setahun bagi cahaya untuk melewati bahan. Dengan Idenya ini yang menggunakan bahan berupa kaca lambat (slow glass) dengan indeks bias tinggi dapat menjadi wahana untuk “merekam” pemandangan alam yang menyenangkan berupa cahaya yang terperangkap. Bahkan pada tahun sebelumnya yaitu pada 1940, L. Sprague de Camp telah membuat senjata dengan teknologi kaca lambat ini. Dia menggunakan tongkat yang dapat memerangkap cahaya, dan untuk kemudian melepaskannya sekaligus dengan menimbulkan efek ledakan.
Laser dan komputer kuantum
Lebih jauh lagi, para peneliti saat ini telah menemukan penggunaan yang lebih baik dari efek cahaya lambat. Dalam sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan telah berhasil memperlambat cahaya dan bahkan menghentikannya dengan menggunakan difusi gas khusus tereksitasi dengan sinar laser. Ketika para ilmuwan menghentikan cahaya, mereka tidak benar-benar menghentikan foton – pada dasarnya mereka mengembed keadaan kuantum foton ke dalam atom di dekatnya. Kemudian, mereka menggunakan pulsa laser lain untuk mengaktifkan atom-atom dan membuat mereka memancarkan foton identik. Dan kemudian, secara hampir seketika, karena keadaan kuantum mulai meluruh dalam waktu kurang dari satu detik. Kemampuan untuk memperlambat, menghentikan, dan menghasilkan foton dengan cara seperti ini merupakan langkah besar dalam rangka mengembangkan komputer kuantum.

0 komentar | edit post