Kondensasi Bose-Einstein

Dalam sehari-hari, kita menemukan banyak unsur-unsur kimia yang melengkapi alam semesta. Banyak unsur-unsur yang tergabung menjadi suatu senyawa seperti oksigen, serta ada juga yang tidak, seperti unsur logam. Unsur dan senyawa yang kita temui, khususnya pada suhu kamar atau suhu atmosfer, memiliki berbagai wujud. Oksigen yang kita hirup berwujud gas, air yang kita minum berwujud cair, serta logam-logam terdapat dalam kantong atau tas kita berwujud padatan.

Wujud unsur dan senyawa pada benda dipengaruhi salah satunya oleh suhu benda tersebut. Ketika benda didinginkan, maka atom-atom di dalam benda akan bergerak lebih lambat, sehingga benda akan menjadi lebih padat. Apabila keadaan awal benda berwujud gas, maka apabila didinginkan benda akan berubah menjadi cair, kemudian berubah menjadi padat. Tentunya setiap unsur atau senyawa memiliki titik leleh dan titik didih berbeda-beda, sehingga beberapa benda perlu didinginkan hingga suhu yang sangat rendah agar benda menjadi cair. Sebagai contoh, oksigen perlu didinginkan hingga sekitar -183 °C pada tekanan normal agar dapat terkondensasi ke wujud cair, dan sekitar -218 °C untuk membeku.

Namun, bagaimana jika suatu benda didinginkan hingga mendekati suhu nol mutlak (-273 °C)? Apakah ada wujud lain selain ketiga wujud tersebut? Menurut distribusi Fermi-Dirac, elektron-elektron dalam benda akan berada dalam tingkat energi terendah yang dapat ditempati. Namun bagaimana dengan atom-atom itu sendiri (elektron dan inti atom secara keseluruhan)?

Untuk mengetahuinya, kita menggunakan konsep de Broglie yang merupakan salah satu konsep dasar dalam fisika modern, yaitu dimana benda yang berwujud konkrit termasuk atom juga memiliki fungsi gelombang, yang panjang gelombangnya dinamakan sebagai panjang gelombang de Broglie. Panjang gelombang de Broglie pada benda berbanding terbalik terhadap kecepatan benda. Artinya, semakin lambat gerakan partikel, maka panjang gelombang de Broglie-nya semakin besar. Dengan demikian, ketika benda didinginkan, atom-atom di dalamnya akan bergerak lebih lambat, dan semakin suhu benda mendekati suhu nol mutlak, gerakan atom yang menjadi sangat lambat mengakibatkan panjang gelombang de Broglie atom tersebut menjadi sangat panjang, sehingga melampaui volume efektifnya, atau bahkan melampaui volume benda yang bersangkutan. Disinilah peran mekanika kuantum, karena panjang gelombang yang sangat besar menandai bahwa kita sudah tidak perlu lagi menganggap atom-atom di dalam benda sebagai suatu partikel, melainkan suatu gelombang. Dalam kondisi ini, atom-atom yang awalnya tidak berinteraksi sama lain menjadi mulai terdapat interaksi. Karena atom-atom tersebut berperilaku seperti gelombang, maka secara teori atom-atom tersebut dapat berinterferensi satu sama lain, sehingga menghasilkan suatu wujud baru yang dinamakan sebagai kondensat Bose-Einstein. Wujud dari kondensat Bose-Einstein ini pada dasarnya adalah suatu partikel baru seperti super-atom, yang merupakan gabungan dari atom-atom dalam benda akibat adanya interferensi gelombang. Ini adalah konsep yang diprediksikan oleh Bose dan Einstein, yang beranggapan bahwa atom akan berubah menjadi partikel boson pada suhu tertentu yang mendekati suhu nol mutlak. Ilustrasinya dapat dilihat pada video di bawah ini.

Prediksi ini kemudian dibuktikan oleh tiga fisikawan dari MIT (Massachussets Institute of Technology) bernama Eric Cornell, Carl Wieman dan Wolfgang Ketterle pada tahun 1995, dan kemudian memenangkan hadiah Nobel pada tahun 2002. Penelitian ini sekaligus juga membuktikan dualisme partikel, dimana partikel juga dapat bertindak sebagai gelombang, seperti apa yang digagas oleh de Broglie pada tahun 1924. Pembuktian dari kondensat Bose-Einstein ini juga merupakan salah satu terobosan untuk mengetahui lebih jauh tentang penciptaan alam semesta, dengan kata lain, hal yang terjadi sebelum peristiwa ledakan besar (big bang) terjadi.

images.jpg

Sumber : dawn.com

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s