Masih bersama tim RnD100 mengulas misteri unik seputar sains. Sobat100 pernah merasakan yang namanya kasih sayang kan ?? Bisa kasih sayang dari orang tua (ayah dan bunda) kakak, adik, paman, bibi, kakek, nenek atau dengna teman. Nah tahu kah Sobat100 jalinan kasih juga ada dalam dunia sains. Bahkan sampai sekala yang paling kecil, skala partikel.
Berikut kisah cinta di skala terkecil yang dapat dibayangkan : partikel cahaya (foton). Hal ini dimungkinkan untuk memiliki partikel yang sangat erat bahwa perubahan ke salah satu mempengaruhi yang lain, bahkan ketika mereka dipisahkan di kejauhan.
Ide ini, yang disebut "belitan," (entanglement) adalah bagian dari cabang fisika, yaitu mekanika kuantum, deskripsi dari cara dunia bekerja pada tingkat atom dan partikel yang lebih kecil. Mekanika kuantum mengatakan bahwa di skala yang sangat kecil, beberapa sifat partikel didasarkan sepenuhnya pada probabilitas. Dengan kata lain, tidak ada yang pasti sampai terjadi.
Pengujian Teorema Bell
Kisah cinta partikel ini bermula dari Makalah yang diterbitkan oleh Albert Einstein, Boris Podolsky, and Nathan Rosen pada tahun 1935. Dan beberapa makalah diterbitkan oleh Erwin Schrödinger setelahnya. Mereka membahas studi baru dalam mekanika kuantum yaitu belitan kuantum (Quantum entanglement). Belitan kuantum (Quantum entanglement) adalah fenomena fisik yang terjadi ketika pasangan atau kelompok partikel yang dihasilkan atau berinteraksi dengan cara sedemikian rupa sehingga keadaan kuantum dari setiap partikel tidak dapat dijelaskan secara independen - akan tetapi, keadaan kuantum dapat diberikan untuk sistem secara keseluruhan. Fenomena ini selanjutnya lebih dikenal dengan paradoks EPR (singkatan dari Einstein, Podolsky dan Rosen).
Bicara tentang Mr. Einstein memang tidak akan pernah ada habisnya. Setelah prediksinya tentang gelombang gravitasi 100tahun yang lalu telah terbukti. Kini dari gagasan pada makalahnya yang lain mampu dibuktikan pula oleh tim peneliti NASA, mengenai jalinan kasih objek fisika yang berukuran paling kecil yaitu partikel.
Albert Einstein tidak sepenuhnya percaya bahwa hukum mekanika kuantum menjelaskan kenyataan. Dia dan koleganya mendalilkan bahwa harus ada beberapa variabel tersembunyi di tempat kerja, yang akan memungkinkan sistem kuantum dapat diprediksi. Pada tahun 1964, John Stewart Bell menerbitkan gagasan bahwa setiap model dari realitas fisik dengan variabel tersembunyi harus memungkinkan untuk mempengaruhi secara seketika satu partikel yang lain. Sementara Einstein membuktikan bahwa informasi tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya, partikel masih dapat mempengaruhi satu sama lain ketika mereka jauh terpisah menurut Bell.
.jpg)
Para ilmuwan menganggap Teorema Bell merupakan fondasi penting bagi fisika modern. Sementara banyak percobaan telah dilakukan untuk mencoba membuktikan Teorema Bell, tidak ada seorang pun dapat menjalankan tes secara penuh, ketepatan dari eksperimen Bell akan diperlukan sampai saat ini. Pada 2015, tiga studi terpisah diterbitkan pada topik ini, semua konsisten dengan prediksi mekanika kuantum dan belitan.
"Apa yang menarik adalah bahwa dalam beberapa hal, kita berfilsafat eksperimental," kata Krister Shalm, fisikawan dengan National Institute of Standards and Technology (NIST), Boulder, Colorado. Shalm adalah penulis utama di salah satu studi pengujian teorema Bell . "Manusia selalu memiliki harapan tertentu tentang bagaimana dunia bekerja, dan ketika mekanika kuantum datang, tampaknya berperilaku berbeda."
Bagaimana Uji Mekanika Kuantum 'Alice dan Bob'
Kartun ini membantu menjelaskan gagasan "partikel terjerat." Alice dan Bob mewakili detektor foton, yang dikembangkan oleh Jet Propulsion Laboratory NASA dan National Institute of Standards and Technology. Kredit: NASA / JPL-Caltech
Makalah karya Shalm, Marsili dkk diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters, dengan judul "Strong Loophole-Free Test of Local Realism."
"Makalah kami dan dua lainnya yang diterbitkan tahun lalu menunjukkan bahwa Bell benar: setiap model dunia yang berisi variabel tersembunyi juga harus memungkinkan untuk partikel terjerat mempengaruhi satu sama lain pada jarak tertentu," kata Francesco Marsili dari NASA Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, California, yang berkolaborasi dengan Shalm.
Sebuah analogi membantu untuk memahami percobaan yang dilakukan di laboratorium NIST di Boulder:
Bayangkan bahwa A dan B adalah foton terjerat. A dikirim ke Alice dan B dikirim ke Bob, yang terpisah 607 kaki (185 meter).
Alice dan Bob memberi pengaruh pada foton tersebut dalam segala macam cara untuk mendapatkan rasa sifat mereka. Tanpa berbicara satu sama lain, mereka kemudian masing-masing secara acak memutuskan bagaimana mengukur foton, dengan menggunakan nomor acak generator untuk memandu keputusan mereka. Ketika Alice dan Bob membandingkan catatan, mereka terkejut menemukan bahwa hasil percobaan independen mereka berkorelasi. Dengan kata lain, bahkan di kejauhan, mengukur satu foton dari pasangan terjerat mempengaruhi sifat-sifat foton lainnya.
"Seolah-olah Alice dan Bob mencoba untuk merobek dua foton terpisah, namun cinta mereka masih berlanjut," kata Shalm. Dengan kata lain, foton terjerat berperilaku seolah-olah mereka adalah dua bagian dari satu sistem, bahkan ketika dipisahkan dalam ruang.
Alice dan Bob - mewakili detektor foton yang sebenarnya - kemudian ulangi ini dengan banyak pasangan lain foton terjerat, dan fenomena terus berlanjut.
Pada kenyataannya, detektor foton tidak orang-orang, tapi adalah superconducting nanowire single photon detectors (SNSPDs). SNSPDs adalah strip logam yang didinginkan sampai mereka menjadi "superkonduktor," yang berarti mereka kehilangan resistensi listrik mereka. Sebuah foton memukul strip ini menyebabkan ia berubah menjadi logam normal lagi sebentar, sehingga perlawanan dari strip melompat dari nol ke nilai yang terbatas. Perubahan resistansi ini memungkinkan para peneliti untuk merekam kejadian tersebut.
Untuk membuat eksperimen ini terjadi di laboratorium, tantangan besar adalah untuk menghindari kehilangan foton karena mereka akan dikirim ke detektor Alice dan Bob melalui serat optik. JPL dan NIST dikembangkan SNSPDs dengan kinerja rekor dunia, menunjukkan efisiensi lebih dari 90 persen atau ketidakpastian pada waktu kedatangan foton. Percobaan ini tidak akan mungkin terjadi tanpa SNSPDs.
Mengapa ini berguna
Desain penelitian ini berpotensi dapat digunakan dalam kriptografi - membuat informasi dan komunikasi yang aman - karena melibatkan menghasilkan angka acak.
"Percobaan yang sama yang memberitahu kita sesuatu yang mendalam tentang bagaimana dunia dibangun juga dapat digunakan untuk aplikasi ini yang mengharuskan Anda untuk menyimpan informasi Anda aman," kata Shalm.
Kriptografi bukan satu-satunya aplikasi penelitian ini. Detektor yang mirip digunakan untuk percobaan, yang dibangun oleh JPL dan NIST, akhirnya bisa juga digunakan untuk komunikasi optik ruang angkasa. Dengan efisiensi tinggi dan ketidakpastian rendah tentang waktu kedatangan sinyal, detektor ini cocok untuk transmisi informasi dengan pulsa cahaya dalam spektrum optik.
"Saat ini kami memiliki Deep Space Network untuk berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa di sekitar tata surya, yang mengkodekan informasi dalam sinyal radio. Dengan komunikasi optik, kita bisa meningkatkan tingkat data jaringan yang 10 sampai 100 kali lipat," kata Marsili.
Dalam ruang komunikasi optik menggunakan teknologi mirip dengan detektor dalam percobaan Marsili ini ditunjukkan dengan misi NASA's Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer (LADEE), yang mengorbit dari bulan Oktober 2013 hingga April 2014. Sebuah misi teknologi yang disebut Lunar Laser Communication Demonstration, dengan komponen pada LADEE dan di tanah, data yang dikodekan dalam pulsa laser, dan menggunakan receiver tanah berdasarkan SNSPDs.
Misi Space Technology Directorate NASA bekerja pada misi Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Misi mengusulkan untuk merevolusi cara kita mengirim dan menerima data, video dan informasi lain, menggunakan laser untuk encode dan mengirimkan data pada tingkat 10 sampai 100 kali lebih cepat dari sistem frekuensi radio tercepat saat ini, menggunakan sedikit massa dan kekuatan yang cukup signifikan.
"Informasi tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya -. Einstein benar tentang itu. Tapi melalui penelitian komunikasi optik, kita dapat meningkatkan jumlah informasi yang kita kirim kembali dari ruang angkasa," kata Marsili. "Fakta bahwa detektor dari percobaan kami memiliki aplikasi ini menciptakan sinergi besar antara dua usaha."
Teknologi yang digunakan untuk mempelajari "cinta" antara partikel juga digunakan dalam penelitian untuk meningkatkan komunikasi antara luar angkasa dan Bumi.
Kredit: NASA / JPL-Caltech
Dan, apa yang dimulai sebagai studi tentang "cinta" antara partikel memberikan kontribusi untuk inovasi dalam komunikasi antara ruang dan Bumi. "Cinta membuat dunia 'bulat," dan mungkin, dalam arti, membantu kita belajar tentang dunia lain.
Nah Sobat100 bisa bayangkan bukan mengapa sobat100 masih sering terbayang - bayang wajah dari orang terkasih meski terpisah pada jarak yang jauh? Mungkin saat itu sejumlah partikel dalam tubuh sobat100 sedang bertaut dengan partikel dari orang yang sobat100 kasihi. Sehingga terjadi komunikasi "kasih" berupa memori atau visual dalam pikiran dalam skala partikel.
OK itu tadi hasil studi dari teman - teman kita di NASA semoga memberi manfaat bagaimana memahami alam raya dan hubungan kita dengan orang yang kita kasihi
Selamat Berkarya
Salam100
Diterjemahkan dari laman resmi NASA (www.nasa.gov) pewarta : Elizabeth Landau (NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif).
Komentar berhasil disembunyikan.