Kutu melompat dan membuat gunung bergetar : Dunia Kuantum mewujud di Dunia Klasik

 

Senin, 5 Juli 2010 - Penemuan ini diibaratkan oleh sang profesor kalau seekor kutu yang melompat ke puncak gunung everest membuat gunung tersebut bergetar

---

Para ilmuan dari Dartmouth telah menemukan potongan penting dari teka-teki kuantum/klasik – mempelajari bagaimana aturan fisika di dunia kuantum (yang lebih kecil dengan ukuran mikroskopik) berubah saat diterapkan pada dunia klasik (dunia kita sehari-hari, seperti mobil atau pohon).

Laporan penelitian

mereka baru saja diterima oleh jurnal ilmiah terkemuka Nature. Mereka adalah profesor fisika dan astronomi, Alex Rimberg beserta rekan-rekannya. Rimberg dan koleganya menjelaskan salah satu contoh dimana dunia kuantum yang mikroskopik mempengaruhi dan bahkan mendominasi perilaku sesuatu di dunia klasik makroskopis. Mereka menggunakan kristal-kristal semikonduktor kecil yang memuat dua reservoir elektron untuk menjelajahi berbagai pengaruh yang mungkin berbeda dari dua fisika klasik dan kuantum.

“Kami menemukan kalau gerakan kristal tidak didominasi oleh hal-hal klasik seperti gerakan termal, tapi justru oleh fluktuasi kuantum acak dalam jumlah elektron yang menerobos penghalangnya; fluktuasi ini berukuran sekitar 10 ribu elektron,” kata Rimberg. “Namun dunia makroskopis dalam studi ini juga mempengaruhi dunia kuantum, dimana getaran kristal menyebabkan elektron menerobos dalam jumlah besar, kurang lebih selaras dengan getaran kristal tersebut.”

Salah satu pertanyaan utama dalam fisika kuantum berurusan dengan hubungan antara dunia mikroskopis dan makroskopis. Rimberg menjelaskan kalau para ilmuan tau kalau benda mikroskopis seperti elektron mematuhi hukum mekanika kuantum, sementara benda makroskopis mematuhi hukum Newton. Para peneliti masih belajar bagaimana tepatnya perilaku klasik muncul dari perilaku kuantum saat sistem semakin besar dan kian besar.

Rimberg mengatakan kalau perbedaan ukuran antara bagian klasik dan bagian kuantum dari sistem yang ada dalam paper mereka sangat ekstrim. “Untuk membayangkannya, kita membayangkan kalau 10 ribu elektron itu seukuran kutu. Dengan analogi ini, maka kristal tersebut ukurannya sebesar Gunung Everest. Bayangkan bagaimana hebatnya saat kutu tersebut melompat di atas Gunung Everest dan membuat sang gunung bergetar dalam ukuran meter.”

Penelitian selanjutnya Rimberg akan menggunakan sistem superkonduktor non liier, yang berbeda dari semata kristal semikonduktor yang dipakai dalam penelitian ini. Hal ini bertujuan membuat sistem mekanika kuantum yang sangat kuat. Sistem klasik non linier dapat menunjukkan perilaku kacau yang tidak teramalkan; perilaku dari sistem kuantum yang bersesuaian juga tidak terlalu dimengerti. Usaha ini akan menjadi pendahulu studi sifat kuantum dari resonator mekanik yang lebih keci l dari kristal dalam percobaan ini, namun belum cukup mikroskopik; ia adalah benda yang berada di perbatasan antara kuantum dan klasik.

Rimberg dalam studi ini bekerja sama dengan rekan-rekannya dari Dartmouth seperti Miles Blencowe, Joel Stettenheim, Feng Pan, Mustafa Bal, dan Weiwei Zue. Juga ada dua ilmuan dari Rice University yaitu Madhu Thalakulam dan Zhonquig Ji dan dari Bell Laboratories yaitu Loren Pfeiffer dan K.W. West.

Referensi :

Stettenham, J., Thalakulam, M., Pan, F., Bal, M., Ji, Z., Xue, W., Pfeiffer, L., West, K.W., Blencowe, M.P., Rimberg, J. 2010. A macroscopic mechanical resonator driven by mesoscopic electrical back-action. Nature 466, 86 (2010).