Sunday, November 20, 2011

Neutrino dan Peluang Mesin Waktu – Laporan Iptek KOMPAS

Neutrino dan Peluang Mesin Waktu – Laporan Iptek KOMPAS
Agnes Aristiarini
(disadur dari KOMPAS edisi 2 November 2011)

Di dalam buku fiksi ilmiah Timeline (1999), Michael Crichton menulis tentang mesin waktu yang berbasis pada ilmu fisika modern: mekanika kuantum(1). Tubuh manusia yang dikirim ke masa lalu dipecah menjadi partikel-partikel dan kemudian disatukan kembali di tempat tujuan.
Di dalam kehidupan nyata, dunia ilmu pengetahuan baru saja dikejutkan oleh temuan partikel subatomik neutrino yang bergerak melampaui kecepatan cahaya. Temuan yang diumumkan sebulan lalu itu, pada akhir Oktober diuji coba lagi untuk membuktikan bahwa kesimpulan ini bukanlah sekadar spekulasi.
Seperti yang ditulis dalam jurnal ilmiah Nature, temuan luar biasa itu berasal dari percobaan OPERA, Oscilliation Procect with Emulsion-tRacking Apparatus. Percobaan berlangsung 1.400 meter di bawah tanah di Laboratorium Nasional Gran Sasso, Italia. Di sini, para ilmuwan menghitung berapa lama waktu tempuh neutrino yang dikirim dari CERN(2), suatu laboraturium fisika partikel di dekat Geneva, Swiss, dengan jarak 731 kilometer.
Perjalanan itu ternyata membutuhkan waktu 2,4 milidetik. Harian The Guardian menyebutkan, hasil tersebut diperoleh setelah melakukan ujicoba selama tiga tahun dan mengukur waktu kedatangan 15.000 neutrino. Dengan kecepatan cahaya 299.792.458 meter per detik, neutrino yang melesat pada kecepatan 299.798.454 meter per detik itu telah melampaui kecepatan cahaya.

Neutrino


Menurut Prof. Dr. Terry Mart, Ketua Peminatan (Konsentrasi) Fisika Nuklir dan Partikel Teori di Departemen (Jurusan) Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, neutrino adalah partikel yang sangat ringan, hampir tidak bermassa.
Kehadiran neutrino diprediksi oleh Wolfgang Pauli (terkenal dengan asasnya, asas larangan Pauli) pada 1931 untuk menjelaskan peluruhan beta, suatu transformasi neutron menjadi proton plus elektron. “Tanpa neutrino, momentum anguler(3) reaksi menjadi tidak sama sebelum dan sesudah reaksi sehingga tidak sesuai dengan hukum kekekalan energi(4).” kata Terry.
Neutrino yang tidak bermuatan berinteraksi dengan materi lain hanya melalui gaya lemah sehingga mampu menembus Bumi, bahkan unsur terpadat, seperti timbal, sekalipun.
Tahun 1934, Enrico Fermi mengembangkan teori yang lebih komprehensif tentang peluruhan radioaktif ini dengan melibatkan partikel hipotetik(5) dari Pauli. Partikel ini disebut Fermi sebagai neutrino, dalam bahasa Italia berarti “si kecil yang netral”. Dengan neutrino, teori Fermi secara akurat telah menjelaskan berbagai hasil eksperimen.
Namun, baru tahun 1959 Clyde Cowan dan Fred Reines membuktikan kehardiran partikel yang karakteristiknya mirip dengan neutrino. Reines kemudian menerima Nobel Fisika tahun 1995 atas kontribusinya dalam penemuan itu.

Ditanggapi skeptis

Kembali pada temuan neutrino yang bergerak melebihi kecepatan, temuan spektakuler ini ditanggapi skeptis oleh para peneliti lainnya. Mereka berbasis pada pendapat James Clerk Maxwell bahwa kecepatan cahaya adalah kecepatan tertinggi di semesta.
Teori Maxwel kemudian disempurnakan Albert Einstein dengan teori relativitas khusus(6). Banyak perkembangan ilmu fisika modern yang berlandaskan teori ini. Dengan demikian, apabila sampai ada materi yang bergerak melebihi kecepatan cahaya, waktu akan menjadi kacau.
Tidaklah mengherankan apabila sejak September ada lebih dari 80 karya ilmiah membahas temuan ini di arXiv Preprint Server, suatu situs yang memuat banyak karya ilmiah – terutama Fisika – dan dikelola oleh Perpustakaan Universitas Cornell, Amerika Serikat.
Keskeptisan itu pula yang memicu uji coba ulang temuan tersebut. Menurut Direktur Riset CERN Dr Sergio Bertolucci, seperti dikutip BBC News, “Dalam beberapa hari ini, kami akan mengirim kembali sinar dalam berbagai struktur waktu yang berbeda ke Gran Sasso”.

Neutrino yang muncul di Gran Sasso berawal dari sinar partikel proton di CERN. Melalui seri interaksi yang kompleks, partikel neutrino kemudian dibangkitkan dari sinar itu dan meluncur melalui kerak Bumi menuju Italia. “Cara ini memungkinkan OPERA untuk mengulang pengukuran dan menyingkirkan beberapa kesalahan sistematis”, kata Bertolucci menjelaskan.

Mesin waktu

Spekulasi terbesar dari temuan ini tentu saja adalah kemungkinan diwujudkannya mimpi para ilmuwan: mesin waktu. Bahkan, Bertolucci pun tergoda ntuk berkomentar. “Kita semua suka dengan ide mesin waktu, tetapi itu tampaknya masih sangat sulit.”
Orang membayangkan, dengan mengunakan neutrino, perjalanan ke masa lalu dan masa depan bisa dilakukan. Memang dari teori relativitas khusus yang diajarkan di SMA, waktu ataupun massa partikel menjadi imajiner jika kecepatan partikel melebihi kecepatan cahaya.
Menurut Terry Mart, interpretasi sebenarnya bisa bermacam-macam. “Mungkin saja partikel tersebut menghilang pindah ke masa depan. Hanya saja, kalau ke masa lalu, tidak mungkin karena melanggar hukum termodinamika(7),” ujarnya.
Namun, apabila eksperimen kolaborasi OPERA ini benar dan bisa dibuktikan dengan eksperimen-eksperimen lain, sebenarnya teori Einstein tidak perlu runtuh. “Ada kemungkinan neutrino itu masuk dimensi ruang keempat(8) sehingga kita bisa menempuh jarahdengan lebih singkat”, tutur Terry.
Meski demikian, memang tidak tertutup kemungkinan bahwa teori Einstein sekali waktu perlu dimodifikasi. Yang jelas, ilmu fisika kembali unjuk gigi.
Selama ini, hampir semua teknologi modern berbasis teori fisika, dari teori mekanika newton untuk gerak benda-benda makro hngga teori partikel yang mendeskripsikan dinamika materi elementer . sayang sekali kalau ilmu ini masih kurang dihargai di Indonesia.


Keterangan (dari penyadur)

(1) Fisika modern akan dipelajari di kelas XII semester genap. Fisika modern tidak akan ajarkan secara menyeluruh dan lengkap, guru hanya mengajarkan soal-soal yang memang benar2 ada di soal UAN.
(2) CERN atau dalam bahasa Indonesia: Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (singkatan dari bahasa Perancis: Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, bahasa Inggris: European Organization for Nuclear Research) adalah sebuah kompleks laboratorium percepatan partikel terbesar di dunia yang terletak di perbatasan antara Perancis dan Swiss, persis di sebelah barat Jenewa.
(3) Momentum anguler (atau juga disebut momentum sudut) adalah hasil kali (cross product) momen inersia I dengan kecepatan anguler (kecepatan sudut) ω. Jadi setiap benda yang bergerak melingkar pasti memiliki momentum anguler.
L = I ω dengan p = m v (p adalah momentum linier) 
Momentum anguler merupakan besaran vektor.
(4) Hukum Kekekalan Energi menjelaskan bahwa energi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan dan hanya bisa diubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
(5) Partikel hipotetik : partikel tertentu yang masih disebutkan dalam tahapan hipotesis (belum terbukti kebenarannya secara empiris, tetapi secara teoretis dibenarkan)
(6) Teori atau postulat relativitas khusus ditemukan pada tulisan Einstein tahun 1905, "Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak". Relativitas khusus menunjukkan bahwa jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam (atau juga disebut kerangka acuan inersia) dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat Anda berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Anda tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam. Teori relativitas khusus disandarkan pada postulat bahwa kecepatan cahaya akan sama terhadap semua pengamat yang berada dalam kerangka acuan lembam.
Postulat lain yang mendasari teori relativitas khusus adalah bahwa hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama dalam kerangka acuan lembam manapun. Dalam teori relativitas umum, postulat ini diperluas untuk mencakup tidak hanya kerangka acuan lembam, namun menjadi semua kerangka acuan.
(7) Hukum termodinamika yang terkait pada persoalan tersebut adalah hukum termodinamika pertama. Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
(8) Dimensi ruang keempat: dimensi ruang yang belum diketahui. Mengapa belum diketahui? Karena selama ini kita hanya mengenal dimensi pertama, kedua, dan ketiga (biasa disebut sumbu x, y, dan z)

No comments:

Post a Comment