Rahasia Materi Eksotis Raih Nobel Fisika
4 Oktober 2016![Schweden Bekanntgabe Physik-Nobelpreis 2016 in Stockholm](https://static.dw.com/image/35952523_800.webp)
David Thouless (82), Duncan Haldane (65) dan Michael Kosterlitz (73)membuka pintu ke dunia misteri yang belum dikenal, dimana materi fase yang tidak lazim. Akademi ilmu pengetahuan Swedia menyebutkan, trio ilmuwan ini membuka rahasia materi yang eksotis.
Mereka diberi anugerah ilmu fisika paling bergengsi itu, untuk temuan teorits mereka terkait topologi fase transisi dan topologi fase dari materi. Ketiga ilmuwan melakukan risetnya para tahun 70-an hingga 80-an. Namun komita Nobel menunggu sekian lama, untuk membuktikan bahwa teori itu juga teruji seiring dengan waktu.
Melacak Misteri Partikel Hantu
Partikel elementer Neutrino dipancarkan dari Matahari ke Bumi. Eksistensinya sulit dibuktikan karena tak kasat mata dan massanya amat kecil. Dengan meneliti di bawah tanah keberadaan partikel hantu ini berhasil dilacak.
Amat Cepat dan Sulit Ditangkap
Neutrino adalah partikel tak bermuatan. Tidak bisa dilacak dengan medan magnet dan bereaksi sangat lemah pada gravitasi. Sifat ini memungkinkannya bergerak menembus antariksa, atmosfir dan bumi tanpa banyak kesulitan. Nyaris tak ada materi yang bisa menahan gerak maju Neutrino.
Detektor Raksasa di Perut Bumi
Neutrino ternyata terpengaruh oleh perjalanan melintasi ruang angkasa. Takaaki Kajita and Arthur McDonald membuktikan, bahwa partikel ini mengubah karakternya dan melakukan osilasi. Kajita melakukan riset di detektor Super-Kamiokande di Jepang: berupa sebuah tangki berisi 50.0000 ton air yang dipasangi detektor di kedalaman 3000 kaki di perut bumi.
Kondisi Riset Ideal di Kutub Selatan
Teleskop neutrino terbesar sedunia- Ice-Cube, dibangun di Antartika tahun 2010 di kawasan Research Station Amundsen-Scott milik AS. Detektornya mampu melacak neutrino yang datang dari ruang angkasa. Yang menarik, Detektor ditanam jauh di kedalaman lapisan es abadi, untuk mencegah interferensi dari partikel lainnya.
Sensor Optik Terhubung Kabel
Berbeda dengan eksperimen Super-Kamiokande, Detektor pada Ice-Cube tidak berada pada lokasi berdekatan. Setiap sensor Yang dilindungi kapsul gelas dihubungkan lewat kabel yang panjangnya lebih dari 3 Kilometer. Lubang pada esdicairkan dengan air panas. Data dari sensor ditransfer ke stasiun pusat pengendali.
Akselerator di Eropa
Organisai riset nuklir Eropa (CERN) juga melakukan pelacakan eksistensi Neutrino. Caranya dengan menembakkan partikel dari akselerator di Jenewa, Swiss ke pusat riset di kawasan Apenin di Italia. Di pusat riset Gran-Sasso di pegunungan Italia detektor merekam impak tabrakan partikel itu.
Nyaris Secepat Cahaya
Neutrino melintasi ruang angkasa dengan mendekati kecepatan cahaya. Tapi di pusat riset CERN di Gran Sasso (CNGS) terukur kecepatan neutrinos melebihi kecepatan cahaya. Data ini memicu pertanyaan terhadap teori relativitas umum dari Einstein. Belakangan terbukti bahwa alat ukur di pusat riset melakukan kesalahan.
Dinding Detektor
Detektors di Gran-Sasso dirangkai menjadi semacam dinding, agar pancaran neutrino yang ditembakkan dari Jenewa bisa terfokus dengan baik. Para ilmuwan menembakkan Proton pada target berupa unsur Grafit. Tabraka´n menciptakan berbagai partikel elementer, sebagaian terurai dengan cepat. Hanya Neutrino yang sampai ke pusat riset di Italia.
Neutrino: Tema Riset Internasional
Selain ilmuwan di Eropa, Amerika Serikat dan Jepang yang sejak lama meneliti Neutrino, juga negara-negara lain seperti Cina, Kanada, Korea Selatan dan India melalukan eksperiment neutrino. India membangun "Neutrino Observatory" di kawasan pegunungan ini, dengan inti proyek berupa pemasangan magnet raksasa seberat 50,000 ton. Pakar fisika partikel ingin mencapai limit untuk meraih hasil terbaik.
Riset Neutrino dengan Teori Bilyar
Periset India ingin melacak bagaimana reaksi partikel lain jika bertabrakan dengan Neutrino. Mereka membuat analogi dengan permainan bilyar. Jika tertabrak Neutrino, partikel lain akan terpencar ke segala arah. Ini akan memberi informasi mengenai sifat partikel misterius itu.
Topologi sebetulnya cabang ilmu matematika, yang menjelaskan sifat materi tetap dipertahankan jika obyek ditarik memanjang, dipelintir atau diubah bentuk asalkan tidak tercerai berai.
Kosterlitz dan Thoules meneliti fenomena pada materi yang amat tipis, yang bisa ditafisrkan sebagai materi dua dimensi. Sementara Haldane meneliti materi yang amat tipis, sehingga bisa dianggap satu dimensi.
7 Misteri Iptek Yang Belum Terpecahkan
Para ilmuwan sejak lama berusaha memecahkan sejumlah misteri ilmu pengetahuan yang ternyata hingga kini tetap belum terpecahkan. 7 diantara misteri sains yang masih dilacak jawabannya.
Materi Lebih Banyak dari Anti Materi?
Berdasar ilmu fisika partikel yang dipahami saat ini, jumlah materi dan anti materi seharusnya seimbang dan jika bertemu akan saling memusnahkan. Tapi faktanya jumlah materi lebih banyak dari anti materi. Buktinya adalah milyaran galaksi dan trilyunan bintang di jagad raya yang tersusun dari materi. Hingga kini masih diteliti mengapa jumlah anti materi lebih sedikit dari materi?
Apa Penyusun Materi Gelap?
Lebih 80 persen massa di jagad raya tidak kasat mata dan disebut materi gelap. Para ilmuwan hingga kini belum mengetahui komposisi materi yang tidak memancarkan cahaya itu. Sejak ditemukan indikasinya 60 tahun lalu, hingga kini tidak ada bukti langsung eksistensi materi gelap ini. Artinya tidak ada yang tahu persis bagaimana komposisi materi gelap tersebut.
Apa Energi Gelap itu?
Energi gelap menjadi misteri yang lebih besar dibanding materi gelap. Energi gelap diyakini mencakup lebih 70 persen dari seluruh energi di alam semesta dan diduga merupakan implikasi dari ekspansi jagad raya. Dipertanyakan apakah energinya konstan atau berfluktuasi mengikuti ekspansi alam semesta? Tersusun dari apa? Mengapa terindikasi kerapatannya mirip dengan densitas materi?
Adakah Makhluk Cerdas Lain?
Apakah manusia satu-satunya makhluk cerdas di jagad raya? Alam semesta kasat mata, diameternya sekitar 92 tahun cahaya dan berisi milyaran galaksi, bintang dan planet, tapi tidak ada pertanda eksistensi makhluk cerdas lain. Atau “alien” itu sejak lama telah berkunjung ke bumi, cuma kita tidak tahu atau mereka tidak mau menjalin kontak?
Bagaimana Kehidupan Muncul?
Misteri lain yang terkait erat dengan manusia adalah, bagaimana kehidupan muncul? Dari mana asal usul kehidupan di bumi? Mengapa di bumi? Banyak teori dilontarkan, mulai dari model adonan purba yang berkembang mejadi molekul kompleks yang punya DNA hingga teori kehidupan berupa mikroba yang terbawa komet atau meteorit. Tapi semua itu tidak menjawab pertanyaan bagaiama kehidupan bisa terjadi?
Bagaimana Mekanisme Gravitasi?
Semua tahu, gravitasi dari bulan membuat siklus pasang dan surut laut di bumi. Gravitasi bumi membuat manusia tetap berada di permukannya dan gravitasi matahari membuat bumi stabil di orbitnya. Tapi para ilmuwan hingga kini masih belum dapat memastikan, bagaimana cara kerja gravitasi itu. Mengapa gaya yang menjaga stabilitas atom beda dengan gaya tarik bumi? Apakah gravitasi itu partikel?
Bagaimana Cara Kerja Lempeng Tektonik?
Kita juga tahu, pergerakan lempeng tektonik memicu gempa, aktivitas gunung api, membentuk benua dan gunung, tapi para ilmuwan belum tahu sepenuhnya mekanisme gerakan lempeng ini. Alfred Wegener saat melontarkan teorinya tahun 1932 ditertawakan banyak ilmuwan, dan baru 1960 teori dapat dibuktikan. Tapi hingga kini masih jadi misteri, apa pemicu gerakan ini dan bagaimana batas lempengan tercipta.
Terapan di bidang elektronik dan material
Trio ilmuwan yang dinyatakan meraih Nobel fisika 2016 itu menggunakan metode ilmu matematika tinggi, untuk meneliti fase yang tidak lazim pada materi, diantaranya penghantar listrik super, fluida super dan juga film magnetis amat tipis.
Akademi ilmu pengetahuan Swedia menyebutkan, hasil riset trio ilmuwan itu di masa depan dapat diaplikasikan di bidang teknik material atau elektronika.
Riset Yang Membuat Kita Ngakak Sekaligus Berpikir
Berapa lama waktu rata-rata untuk kencing? Apakah menguap menular? "Anals of Improbable Research" setiap tahun menganugerahkan Ig-Nobel-Prize untuk riset serius dengan sentuhan humor.
Hadiah Tidak Berharga Untuk Riset
Istilahnya Ig-Nobel-Prize plesetan dari kata ignoble alias tidak berharga. Nominator tahun 2015 antara lain riset jika disengat serangga, bagian tubuh mana yang paling sakit? Atau benarkah Sultan Mulai Ismail punya 888 anak yang dibuahinya antara 1697 hingga 1727? Penghargaan ini hendak menghormati riset tema tak lazim dan penuh fantasi.
Jeda Kencing 21 Detik
Riset yang mendapat hadiah "lelucon" ini antara lain, jawaban atas pertanyaan berapa lama waktu yang dibutuhkan manusia atau binatang peliharaan untuk kencing. Hasil riset ilmuwan Amerika Serikat, Patricia Yang menyebutkan manusia atau binatang perlu waktu rata-rata 21 detik untuk sekali buang air kecil alias kencing.
Anjing Berak Ikuti Medan Magnet Bumi
Riset yang dilakukan dua peneliti dari Republik Ceko menunjukan: jika berak, anjing mengikuti jalur magnetik bumi pada poros utara-selatan. Penelitian dilakukan pada 70 ekor anjing. Riset ini dianugerahi "Ig Nobel Prize" untuk biologi pada tahun 2014.
Apakah Menguap Menular?
Menguap biasanya menular di antara manusia. Ilmuwan biologi kognitif dari Universitas Wina, Austria meneliti fenomena ini pada penyu laut. Hasilnya yang dipublikasikan dalam jurnal "Current Zoology", di kalangan penyu menguap tidak menular seperti di antara manusia. Hasil riset dianugerahi Ig Nobel untuk Psiklogi pada 2011.
Terpeleset Kulit Pisang
Periset di Kitasato University Jepang meraih hadiah Ig Nobel bidang Fisika 2014 dengan penelitian koefisien friksi kulit pisang pada lantai linolium. Hasilnya: gel polysaccharide follicular pada kulit pisang berfungsi sebagai pelumas di antara kulit dengan lantai. Singkatnya: kulit pisang terbukti amat licin dan membuat orang terpeleset.
Gigitan Kucing Memicu Depresi
Penghargaan kategori Kesehatan Publik 2014 dianugerahkan untuk riset korelasi antara gigitan kucing dan depresi. Para ilmuwan menganalisa data pasien perempuan yang dirawat akibat digigit kucing. Kesimpulannya, di antara pasien perempuan yang digigit kucing terlihat naiknya kasus depresi secara siginifikan. Saran peneliti, lakukan pemeriksaan dini untuk kelompok rawan digigit kucing.
Solusi Anti Pembajakan
Hadiah untuk Rekayasa Teknik Keamanan 2013 dianugerahkan pada temuan anti pembajakan pesawat terbang. Berupa sebuah mekanisme yang menjebloskan pembajak ke ruang bawah pesawat, setelah itu sebuah mesin akan mengepaknya seperti paket barang dan pelaku dijatuhkan ke luar pesawat menggunakan parasut. Dengan itu aksi satuan khusus untuk menundukan pembajak tidak diperlukan lagi.
Yesus Dalam Otak
Sering dilansir laporan penampakan Yesus pada sepotong roti bakar. Pakar neurologi dari Cina dan Kanada meneliti apa yang terjadi di dalam otak, jika kita mengenali wajah yang amat kita kenal pada lokasi yang tidak seharusnya. Mereka menamukan jaringan rumit kawasan otak yang bertugas mengenali wajah. Temuan ini dianugerahi Ignobel untuk Neurologi pada 2014.
Kumbang Berorientasi Pada Bintang
Sebuah tim internasional menemukan bahwa kumbang tinja bergerak dengan berorientasi pada bintang yang bersinar cemerlang di Bima Sakti jika bulan tak nampak. Temuan ini membuah hasil penghargaan bersama untuk biologi dan astronomi pada 2013. Jika langit cerah, kumbang bergerak lurus, dan jika langit berawan tanpa bulan, kumbang kehilangan orientasi arah.
Drone Pelacak Nafas Paus
Penghargaan Rekayasa Teknik tahun 2010 diberikan kepada insinyur Amerika Serikat yang mengembangkan drone untuk melacak nafas Paus. Drone terbang mengikuti kawanan mamalia laut itu dan menganalisa kandungan bakteri pada uap yang disemburkan paus saat bernafas. Selain data ilmiah untuk pakar biologi kelautan, foto spektakuler semacam ini merupakan hasil sampingan riset tersebut.
Mayoritas ilmuwan sebelumnya menganut asumsi, pada materi datar dua dimensi, fluktuasi termal merusak struktur pada materi, bahkan pada suhu nol derajat absolut. Namun Thoules dan Kosterlitz pada tahun 1970 mengembangkan pengetahuan baru tentang fase transisi pada materi. Menurut Komiter Nobel karya mereka merupakan temuan terpenting abad 20 dalam teori fisika materi termampatkan.
Tidak berhenti di situ, Thoules dan Haldane pada 1980 merilis teori baru tentang konduktivitas, yang merupakan terobosan yang mengubah teori sebelumnya tentang mekanima kuantum yang menjelaskan material mana yang memiliki sifat meneruskan aliran listrik atau konduktor.
Nobel Fisika : Hal Luar Biasa di Alam
Radiasi tak kasat mata, Matahari maha panas dan Atom yang meluruh. Fisika adalah ilmu pengetahuan menyangkut hal yang luar biasa.
2013 : Partikel Tuhan
Peter Higgs dari Inggris dan François Englert dari Belgia sekitar 50 tahun lalu menulis teori mengenai bagaimana mekanisme partikel memperoleh massa. Apa yang disebut partikel Higgs atau juga dijuluki partikel Tuhan, ibarat lem yang merekatkan partikel hingga menjadi materi. Baru 2102 keberadaan Hinggs-Bosons itu dapat dibuktikan di pusat riset pertikel CERN Jenewa-.
1901: Radiasi Menembus Badan
Hadiah Nobel Fisika perdana diberikan kepada Wilhelm Conrad Röntgen dari Jerman. Ia menemukan apa yang disebut sinar X. Kini populer disebut sinar Röntgen untuk menghormati penemunya, digunakan luas oleh para dokter untuk mendiagnosa patah tulang atau radang di akar gigi. Tapi radiasi kaya energi itu juga bisa memicu kanker.
1903: Atom Yang Meluruh
Antoine Henri Becquerel dari Perancis menemukan, bahwa atom beberapa jenis logam berat spontan meluruh, seperti misalnya unsur Uranium ini. Dari peluruhan itu, inti atom memancarkan radiasi berenergi amat besar. Becquerel menemukan sifat radioaktivitas unsur. Marie Curie dan suaminya Pierre meneliti lebih mendalam fenomena itu. Ketiga pakar fisika ini dianugerahi hadiah Nobel.
1921: Kekuatan Pancaran Cahaya
Cahaya dapat mementalkan partikel dari unsur logam. Efek foto elektrik ini diteliti oleh Albert Einstein secara mendalam. Kesimpulannya : cahaya dan materi merupakan dua sisi dari satu medali, dan dapat bertukar peranan. Itu sebabnya pancaran cahaya dapat mengubah sifat logam. Prinsip ini merupakan dasar dari fungsi sel surya modern.
1956: Awal Mula Komputer
William Shockley, John Bardeen dan Walter Brattain, membuat transistor yakni saklar elektronik yang berubah secepat kilat dari satu posisi ke posisi lainnya. Prosesor komputer ini terdiri dari rangkaian jutaan transistor semacam itu. Berdasar temuan tersebut, dapat dikembangkan smartphone, laptop atau tablet komputer modern.
1964: Berkas Cahaya Terintegrasi
Berkas pancaran cahaya yang dihimpun dan diarahkan ke satu titik - itulah LASER. Sinar laser bukan hanya bisa digunakan untuk pertunjukan cahaya meriah, tapi juga untuk memotong logam atau operasi tubuh manusia. Ilmuwan Amerika, Charles Townes dan pakar fisika Rusia, Nikolai Bassow dan Alexander Prochorow dianugerahi hadiah Nobel untuk temuan ini.
1967: Peleburan Inti di Matahari
Hans Bethe dari Amerika Serikat menemukan bahwa bintang seperti matahari kita menjadi amat panas karena proses fusi nuklir di intinya. Di inti matahari, atom Hidrogen melebur menjadi atom Helium yang lebih besar. Pada fusi nuklir ini dilepaskan energi amat besar, dan pancarannya mencapai bumi dalam bentuk sinar matahari.
1971: Citra Tiga Dimensi
Dennis Gábor insinyur asal Hungaria membuat konstruksi yang memungkinkan citra Hologram tiga dimensi. Gambar seolah melayang di udara dan berubah setiap kali kita mengganti posisi pandang. Dengan memanfaatkan holografi, pemalsuan uang atau karya berharga kini menjadi makin sulit.
1986: Mikroskop Elektron
Ernst Ruska dari Jerman memungkinkan melihat dunia yang amat kecil. Dengan mikroskop elektron, dimungkinkan pemotretan seekor kutu dengan tampilan amat hidup. Resolusinya ribuan kali lebih tinggi dibanding mikroskop konvensional. Dengan itu, benda yang tadinya tidak kasat mata, kini dapat terlihat nyata.
1988: Partikel Elementer Amat Ringan
Tiga pakar fisika Amerika, Leon Max Lederman, Melvin Schwartz dan Jack Steinberger membuktikan keberadaan Neutrino lewat ujicoba di instalasi pemercepat partikel. Neutrino adalah partikel amat ringan pembangun materi yang interaksinya nyaris tak terdeteksi. Karena itu pembuktian eksistensinya juga amat sulit. .
1989: Jam Atom Presisi Tinggi
Norman Ramsey dari Amerika meletakkan dasar bagi pengukuran waktu presisi amat tinggi dengan mengembangkan jam atom, yang hanya mengalami pergeseran waktu maksimal seperduapuluhlima milyar detik dalam setahun dari waktu ideal.
2007: Memori Besar Dalam Ruang Kecil
Peter Grünberg dari Jerman dan Albert Fert dari Perancis menemukan efek tahanan besar medan magnet. Dengan itu, perangkat penyimpan memori bisa makin kecil ukurannya tapi sebaliknya makin besar kapasitas penyimpanan datanya. Temuan ini memungkinkan produksi laptop atau smartphone berukuran makin kecil dengan kemampuan luar biasa.
2009: Surfing Super Cepat
Charles Kuen Kao, pakar fisika dari Amerika mengembangkan kabel serat gelas, yang mampu mentransfer informasi dalam volume amat besar tanpa defisit. Dengan itu selancar di jalur maya atau percakapan telepon jarak jauh makin cepat dan jernih tanpa gangguan. Data elektronik diubah menjadi pulsa cahaya yang dikirim lewat kabel serat gelas, dan di tujuan kembali diubah jadi data elektronik.
2011: Alam Semesta Terus Memuai
Peneliti Amerika Saul Perlmutter, Brian Schmidt dan Adam Riess membuktikan, alam semesta terus berkembang semakin besar. Apa faktor penyebabnya, sejauh ini belum diketahui.
as/ap(rtr,afp,ap,dpa)