⚛️ Kuantum: untuk pertama kalinya, fisikawan melewati prinsip ketidakpastian Heisenberg
Mekanika kuantum menunjukkan bahwa partikel di alam semesta kita tidak memiliki sifat tetap seperti benda-benda sehari-hari. Mereka berada dalam keadaan superposisi hingga gangguan memaksa mereka “memilih” sebuah realitas. Prinsip dasar ini menyiratkan bahwa seseorang tidak dapat secara bersamaan mengetahui secara tepat posisi dan momentum partikel, batasan yang dikenal sebagai prinsip ketidakpastian Heisenberg.
Namun, fisikawan Australia baru saja mencapai hal yang tak terbayangkan: mengukur kedua kuantitas tersebut secara bersamaan tanpa melanggar prinsip yang sakrosan ini. Rahasianya? Menggunakan observabel modular, pendekatan matematis yang elegan yang dengan mudah menghindari batasan tersebut. Alih-alih mencoba mengetahui posisi dan momentum absolut, mereka fokus pada variasi relatifnya dalam skala tetap, seolah-olah hanya mengukur milimeter pada penggaris tanpa peduli dengan sentimeter.
Eksperimen dilakukan pada satu ion, atom bermuatan yang terjebak oleh medan elektromagnetik. Para peneliti menggunakan laser untuk menciptakan apa yang disebut keadaan kisi, di mana fungsi gelombang ion menyebar menjadi serangkaian puncak yang secara teratur berjarak. Setiap puncak berfungsi sebagai titik acuan, dan ketika gaya kecil menggerakkan ion, seluruh pola bergeser sedikit. Dengan menganalisis pergeseran relatif ini, mereka berhasil mendeteksi perubahan posisi dan momentum secara bersamaan.
Catat bahwa gaya yang diukur, sebesar 10 yoctonewton (atau 0,00000000000000000000001 newton), bukanlah yang terlemah pernah terdeteksi, tetapi inovasinya terletak pada kesederhanaan dari setup eksperimen. Meskipun catatan sebelumnya memerlukan kristal besar dan fasilitas kompleks, pendekatan ini menggunakan satu atom dalam perangkap yang relatif sederhana. Kemudahan akses ini membuka jalan untuk aplikasi praktis dalam bidang seperti navigasi kuantum, di mana sistem GPS tradisional gagal.
Christophe Valahu, seorang fisikawan dari Universitas Sydney dan penulis utama studi tersebut, menjelaskan dalam pernyataan bahwa terobosan ini bisa memiliki dampak yang setara dengan jam atom. Sensor kuantum yang sangat presisi dapat merevolusi tidak hanya navigasi bawah air dan luar angkasa, tetapi juga pencitraan medis dan biologis, dengan mendeteksi sinyal-sinyal yang begitu lemah hingga tidak terdeteksi oleh alat konvensional.
Demonstrasi ini membuktikan bahwa ketidakpastian kuantum bukanlah penghalang yang tidak terdaki, melainkan sebuah batas yang dapat diredefinisikan. Dengan menerima kehilangan informasi yang dianggap tidak penting, ilmuwan berhasil mengekstrak data yang sebelumnya tidak mungkin diperoleh secara bersamaan. Filosofi pengukuran ini bisa menginspirasi generasi baru teknologi kuantum, membuat mungkin apa yang tampak tak terbayangkan kemarin.
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Diformulasikan pada tahun 1927 oleh fisikawan Jerman Werner Heisenberg, prinsip dasar mekanika kuantum ini menyatakan bahwa terdapat batas dasar dalam ketelitian dengan mana pasangan sifat fisik tertentu dari suatu partikel, seperti posisi dan momentumnya, dapat diketahui secara bersamaan. Batasan ini bukan disebabkan oleh kekurangan alat ukur, tetapi oleh sifat alami dari realitas kuantum.
Ketidakpastian muncul dari fakta bahwa setiap pengukuran dalam mekanika kuantum secara alami mengganggu sistem yang diamati. Untuk menentukan posisi partikel dengan presisi tinggi, seseorang harus menggunakan radiasi dengan panjang gelombang pendek, yang mentransfer momentum yang signifikan ke partikel, sehingga membuat kecepatannya tidak pasti. Sebaliknya, pengukuran kecepatan secara tepat memerlukan pengamatan yang lebih lama, yang membuat posisi menjadi kabur.
Hubungan ketidakpastian ini secara matematis dinyatakan dengan sebuah ketidaksamaan: hasil kali ketidakpastian dalam posisi dan momentum tidak pernah kurang dari suatu konstanta dasar yang terkait dengan konstanta Planck. Prinsip ini juga berlaku untuk pasangan besaran lainnya, seperti energi dan waktu, yang menciptakan batas-batas dasar mengenai apa yang dapat diketahui dalam alam semesta kuantum.
Bertentangan dengan kesalahpahaman umum, prinsip ketidakpastian tidak berarti partikel tidak memiliki sifat-sifat yang pasti, melainkan bahwa sifat-sifat ini tidak ada dalam cara yang ditentukan sebelum pengukuran. Sifat ini yang menjadi ciri khas yang secara mendasar membedakan dunia kuantum dari dunia klasik yang kita alami dalam kehidupan sehari-hari.
Sumber: Ilmu Pengetahuan Lanjutan
- Study reveals key connection between oral health and stroke risk - November 10, 2025
- Bunga Bangkai Suweg di Jagakarsa Mulai Layu - November 10, 2025
- Perayaan Milad ke-70, UMJ Run 2025 di Car Free Day Sudirman - November 10, 2025
Leave a Reply