بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّØْÙ…َÙ†ِ اارَّØِيم
Fisika kuantum adalah cabang fisika yang mempelajari fenomena alam pada skala sangat kecil, yaitu pada tingkat atom dan partikel subatom. Ini berbeda dari fisika klasik yang biasanya berlaku pada objek makroskopik. Dalam fisika kuantum, beberapa konsep dasar berbeda dari pengalaman sehari-hari kita, seperti superposisi, keterkaitan (entanglement), dan kuantisasi energi.
Sejarah Singkat Fisika Kuantum
Fisika kuantum berkembang pada awal abad ke-20 ketika fisika klasik tidak dapat menjelaskan beberapa fenomena tertentu, seperti spektrum radiasi benda hitam dan efek fotolistrik. Berikut adalah beberapa tonggak sejarah:
- Max Planck (1900):Memperkenalkan gagasan bahwa energi dipancarkan atau diserap dalam "kuanta" diskret, bukan secara kontinu.
- Albert Einstein (1905): Menjelaskan efek fotolistrik dengan teori bahwa cahaya terdiri dari partikel yang disebut foton.
- Niels Bohr (1913): Mengusulkan model atom Bohr, di mana elektron hanya dapat berada dalam orbit tertentu dengan energi tertentu.
- Werner Heisenberg dan Erwin Schrödinger:Mengembangkan mekanika kuantum yang menjelaskan perilaku partikel subatomik.
Konsep Dasar Fisika Kuantum
1. Dualitas Gelombang-Partikel:
- Partikel seperti elektron memiliki sifat ganda; mereka dapat berperilaku sebagai gelombang maupun partikel.
- Contoh: Dalam percobaan celah ganda (double-slit experiment), elektron menunjukkan pola interferensi yang khas dari gelombang, tetapi juga dapat diamati sebagai partikel ketika dideteksi pada layar.
2. Kuantisasi Energi:
- Energi dalam sistem mikroskopik, seperti elektron dalam atom, hanya dapat memiliki nilai tertentu (diskret). Energi ini disebut "tingkat energi" atau "level kuantum."
- Contoh: Dalam atom hidrogen, elektron hanya dapat berada pada tingkat energi tertentu dan tidak di antara keduanya.
3. Superposisi:
- Partikel kuantum, seperti elektron, dapat berada dalam beberapa keadaan sekaligus sampai diukur. Keadaan ini disebut superposisi.
- Contoh: Dalam percobaan Schrödinger’s Cat, kucing bisa berada dalam keadaan "hidup" dan "mati" secara bersamaan sampai diamati.
4. Keterkaitan (Entanglement):
- Dua atau lebih partikel dapat menjadi saling terkait sedemikian rupa sehingga keadaan satu partikel akan mempengaruhi keadaan partikel lainnya, tidak peduli seberapa jauh jarak di antara mereka.
- Contoh: Jika dua foton terikat dalam keterkaitan kuantum, pengukuran keadaan satu foton akan langsung menentukan keadaan foton yang lain.
5. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg:
- Tidak mungkin untuk mengetahui dengan pasti posisi dan momentum (kecepatan dan arah) sebuah partikel secara bersamaan. Semakin tepat kita mengetahui posisi, semakin tidak pasti momentumnya, dan sebaliknya.
- Formula: Δx * Δp ≥ ħ/2, di mana Δx adalah ketidakpastian posisi, Δp adalah ketidakpastian momentum, dan ħ adalah konstanta Planck yang dibagi dengan 2Ï€.
Aplikasi Fisika Kuantum
- Elektronika Kuantum: Dasar dari teknologi semikonduktor, seperti transistor dan dioda, yang digunakan dalam perangkat elektronik.
- Komputasi Kuantum: Menggunakan qubit untuk melakukan komputasi jauh lebih cepat dibanding komputer klasik, terutama untuk masalah tertentu seperti pemfaktoran angka besar dan simulasi molekul.
- Kryptografi Kuantum: Metode komunikasi yang sangat aman berdasarkan prinsip keterkaitan kuantum. (baca : Penjelasan Kryptografi Kuantum)
- MRI (Magnetic Resonance Imaging): Teknik pencitraan medis yang didasarkan pada sifat-sifat kuantum inti atom dalam medan magnet. (baca: Cara Kerja MRI)
Fisika kuantum membuka pandangan baru tentang alam semesta pada skala mikroskopik. Dengan prinsip-prinsip seperti superposisi dan keterkaitan, fisika kuantum menawarkan penjelasan yang mendalam tentang perilaku partikel subatomik dan menghasilkan berbagai teknologi modern.
