Langsung ke konten utama

Fisikawan Memasukkan Partikel Supersize Mekanika Kuantum

loading...
bisnis online
(KeSimpulan) Sebuah tim fisikawan berhasil meletakkan suatu benda yang berukuran cukup besar untuk dan dapat dilihat dengan mata telanjang ke dalam campuran keadaan kuantum bergerak dan tidak bergerak. Andrew Cleland dari University of California, Santa Barbara, dan timnya mendinginkan dayung logam kecil untuk mencapai kondisi mekanika kuantum atau 'ground state', wilayah energi paling rendah yang dimungkinkan oleh mekanika kuantum.

Mereka kemudian menggunakan keanehan mekanika kuantum untuk secara simultan mengatur gerak, satu sisi berayun-ayun, sisi yang lain diam. Eksperimen menunjukkan bahwa prinsip-prinsip mekanika kuantum dapat diterapkan pada benda sehari-hari selain juga partikel berskala atom. Kerja mereka dipublikasikan di Nature dan disajikan kemarin pada pertemuan American Physical Society di Portland, Oregon.

Menurut teori kuantum, partikel bertindak sebagai gelombang daripada titik massa pada skala yang sangat kecil. Hal ini telah menjadi konsekuensi aneh bahwa mustahil untuk mengetahui persis posisi partikel dan kecepatan melalui ruang, namun ada kemungkinan partikel yang sama untuk melakukan dua hal yang bertentangan secara bersamaan. Melalui fenomena yang dikenal sebagai 'superposition', partikel dapat menempati posisi bergerak dan posisi diam pada saat yang sama, setidaknya sampai pada kekuatan luar bekerja padanya. Kemudian langsung memilih salah satu dari dua posisi yang bertentangan.

Tetapi meskipun aturan mekanika kuantum tampaknya berlaku pada skala kecil, belum ada yang dapat melakukannya dalam skala besar, di mana pengaruh luar dapat lebih mudah menghancurkan kondisi kuantum yang rapuh. "Tidak seorang pun yang telah menunjukkan sampai saat ini mengambil objek besar dengan triliunan atom di dalamnya, bahwa mekanika kuantum berlaku untuk gerakannya," kata Cleland.

Tidak ada alasan jelas mengapa aturan mekanika kuantum seharusnya tidak berlaku untuk benda-benda yang besar. Erwin Schrödinger, salah satu penggagas mekanika kuantum, sangat terganggu oleh kemungkinan keanehan kuantum pada skala besar dan mengusulkan eksperimen yang terkenal dengan 'Schrödinger's cat'. Seekor kucing ditempatkan di dalam sebuah kotak dengan botol sianida dan sumber radioaktif. Jika sumber meluruh, memicu botol pecah dan membunuh kucing. Selama kotak tertutup, Schrödinger berpendapat, kucing itu berada dalam superposisi dari hidup dan mati, sebuah absurditas yang dikhawatirkanya.

Cleland dan timnya mengukuran secara langsung keanehan kuantum pada skala besar. Mereka mulai dengan dayung mekanis kecil atau 'quantum drum', sekitar panjang 30 mikro yang bergetar ketika mulai bergerak pada rentang frekuensi tertentu. Selanjutnya mereka menghubungkan dayung ke rangkaian superkonduktor listrik yang taat pada hukum mekanika kuantum. Mereka kemudian mendinginkan sistem ke temperatur di bawah sepersepuluh kelvin.

Pada suhu ini, dayung menyelinap ke dalam kondisi mekanika kuantum. Menggunakan sirkuit kuantum, Cleland dan timnya memverifikasi bahwa dayung tidak memiliki getaran energi apa pun. Mereka kemudian menggunakan rangkaian untuk mendorong dayung dan melihatnya bergerak-gerak pada energi yang sangat spesifik.

Selanjutnya, para peneliti meletakkan rangkaian kuantum ke dalam superposisi untuk 'push' dan 'don't push' yang terhubung ke dayung. Melalui serangkaian pengukuran yang hati-hati, mereka menunjukkan bahwa dayung itu bergetar dan tidak bergetar secara simultan.

"Itu bagus untuk kepastian fisika," kata Hailin Wang, fisikawan dari University of Oregon di Eugene yang melakukan eksperimen saingan menggunakan sebuah oscillator. Pekerjaan mereka menunjukkan bahwa hukum mekanika kuantum yang terus meningkat seperti yang diharapkan dalam skala besar.

Jadi jika triliunan atom dapat dimasukkan ke dalam sebuah kondisi kuantum, kenapa kita tidak memasukkan truk tronton secara simultan ke dalam kondisi kuntum? Cleland percaya bahwa ukuran tidak penting, namun objek yang lebih besar akan semakin mudah bagi pengaruh luar untuk mengacaukan wilayah kuantum.

"Lingkungan yang besar adalah kompleks. Berinteraksi dengan sistem yang sangat kompleks membuat koherensi kuantum menghilang," kata Cleland.

Namun ada banyak alasan untuk terus berusaha memasukkan benda-benda besar ke wilayah kuantum. Kuantum besar bisa memberitahu fisikawan lebih lanjut tentang hubungan antara mekanika kuantum dan gravitasi, sesuatu yang belum dipahami dengan baik hingga saat ini. Dan resonator kuantum dapat berguna untuk sesuatu, meskipun Cleland mengakui tidak yakin sepenuhnya. "Mungkin ada beberapa aplikasi yang menarik. Tapi terus terang, saya tidak punya satu pun sekarang,"kata Cleland.
  • O'Connell, A. D. et al. Nature doi:10.1038/nature08967 (2010).
bisnis online
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian. Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Komentar