Diposting Senin, 29 November 2010 jam 1:56 am oleh Gun HS

Kondensat Bose-Einstein: Fisikawan Menciptakan ‘Super-Foton’ sebagai Sumber Cahaya Baru

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Senin, 29 November 2010 -


Para fisikawan dari Universitas Bonn telah mengembangkan sumber cahaya yang sama sekali baru, disebut sebagai kondensat Bose-Einstein, di mana kandungannya terdiri dari foton. Sebelumnya, hingga saat ini, para ahli menduga bahwa hal ini adalah mustahil.

Secara potensial, metode ini mungkin cocok untuk perancangan laser yang bekerja pada kisaran X-ray. Dan di antara aplikasi lainnya, ini bahkan bisa digunakan untuk mengembangkan chip komputer yang lebih bertenaga.

Para ilmuwan melaporkan penemuan mereka ini dalam jurnal Nature edisi mendatang.

Dengan mendinginkan atom-atom Rubidium secara mendalam dan mengkonsentrasikannya dalam jumlah yang cukup di dalam ruang padat, mendadak atom-atom ini menjadi sulit dibedakan. Mereka berperilaku seperti “partikel super” tunggal yang besar. Fisikawan menyebutnya sebagai kondensat Bose-Einstein.

Untuk “partikel cahaya”, atau foton, ini juga semestinya bekerja. Sayangnya, gagasan ini menghadapi masalah mendasar. Ketika foton “mendingin”, mereka lantas menghilang. Hingga beberapa bulan yang lalu, tampaknya mustahil mendinginkan cahaya dengan sekaligus mengkonsentrasikannya pada waktu yang sama. Bagaimanapun juga, para ahli fisika Bonn, Jan Klärs, Julian Schmitt, Dr Frank Vewinger, dan Profesor Dr Martin Weitz telah berhasil melakukan hal ini – sebuah sensasi kecil.

Seberapa panas cahaya itu?

Ketika kawat tungsten pada lampu bohlam dipanaskan, ia mulai bersinar – pertama merah, kemudian kuning, dan akhirnya kebiruan. Jadi, setiap warna cahaya bisa memberikan sebuah “temperatur formasi”. Cahaya biru lebih hangat dari cahaya merah, tapi sinar tungsten berbeda dengan besi, misalnya. Inilah sebabnya mengapa para ahli fisika menentukan temperatur warna berdasarkan pada obyek model teoritis, disebut sebagai ‘benda hitam’. Jika benda ini dipanaskan dengan suhu 5.500 derajat, ia akan memiliki warna yang hampir sama dengan sinar matahari di siang hari. Dengan kata lain: cahaya siang hari memiliki suhu 5.500 derajat Celsius, tidak cukup hanya dengan 5.800 Kelvin (skala Kelvin tidak diketahui nilai-nilai negatifnya, sebaliknya, ia dimulai dengan nol absolut atau -273 derajat; akibatnya, nilai-nilai Kelvin selalu 273 derajat lebih tinggi dari nilai Celcius yang berkaitan).

Ketika benda hitam mendingin, ia akan berada pada beberapa titik pancaran, tidak lagi berada di dalam kisaran yang terlihat, melainkan hanya akan mengeluarkan foton inframerah yang tidak terlihat. Pada saat yang sama, intensitas radiasinya akan menurun. Jumlah foton menjadi lebih kecil karena suhunya menurun. Inilah yang membuatnya sangat sulit memperoleh jumlah foton dingin yang diperlukan agar kondensasi Bose-Einstein bisa terwujud.

Namun, para peneliti Bonn berhasil mewujudkannya dengan menggunakan dua cermin yang sangat reflektif, yang mana di antara keduanya terus memantulkan sinar maju-mundur. Di antara permukaannya yang reflektif, terdapat pelarutan molekul-molekul pigmen dengan disertai penabrakan foton-foton secara berkala. Dalam tabrakan ini, molekul ‘menelan’ foton dan kemudian ‘meludahkan’ mereka kembali keluar. “Selama proses ini, foton menyesuaikan suhu larutan,” jelas Profesor Weitz. “Dengan cara ini, mereka saling mendinginkan satu sama lain hingga mencapai temperatur ruang, dan mereka melakukannya tanpa harus menghilang dalam proses tersebut.”

Sebuah kondensat terbuat dari cahaya

Para fisikawan Bonn kemudian menambah jumlah foton di antara cermin dengan menggunakan laser untuk membangkitkan larutan pigmen. Hal ini memungkinkan mereka mengkonsentrasikan partikel cahaya yang telah mendingin. Konsentrasi ini dilakukan dengan begitu kuat sehingga mereka memadat menjadi sebuah “super-foton”.

Fotonik kondensat Bose-Einstein ini merupakan sumber cahaya yang benar-benar baru, memiliki karakteristik yang menyerupai laser. Namun jika dibandingkan dengan laser, fotonik ini memiliki sebuah keuntungan yang penting, “Untuk saat ini kami belum mampu membuat laser bergelombang pendek yang sangat ringan – yaitu yang terdapat di dalam UV atau kisaran X-ray,” jelas Jan Klärs. “Dengan fotonik kondensat Bose-Einstein, hal ini semestinya bisa dimungkinkan.”

Prospek ini terutama menjadi kabar gembira bagi para perancang chip. Mereka menggunakan sinar laser untuk mengetsa sirkuit logis menjadi bahan semikonduktor. Namun seberapa pun halusnya struktur-struktur ini, tetap masih dibatasi dengan riak gelombang cahaya, ini satu masalah di antara faktor-faktor lainnya. Laser riak gelombang panjang kurang cocok untuk pekerjaan presisi dibandingkan riak gelombang pendek – ini sama halnya jika Anda mencoba menandatangani surat dengan cat kuas.

Radiasi X-ray memiliki riak gelombang yang lebih pendek daripada cahaya tampak. Pada prinsipnya, laser X-ray seharusnya memungkinkan penerapan sirkuit yang jauh lebih kompleks pada permukaan silikon yang sama. Hal ini akan memungkinkan terciptanya chip generasi baru berkinerja tinggi – dan sebagai konsekuensinya, komputer menjadi lebih bertenaga bagi para pengguna akhir. Proses ini juga bisa berguna dalam aplikasi lainnya seperti spectroscopy atau photovoltaic.

Sumber artikel: Bonn physicists create “super-photon” (uni-bonn.de)
Kredit: University of Bonn
Informasi lebih lanjut:
Jan Klaers, Julian Schmitt, Frank Vewinger, Martin Weitz. Bose–Einstein condensation of photons in an optical microcavity. Nature, 2010; 468, 545%u2013548 DOI: 10.1038/nature09567

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.