Diposting Jumat, 6 Mei 2011 jam 5:26 pm oleh Evy Siscawati

Susahnya Menghitung Tetapan G

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

Jumat, 6 Mei 2011 -


 

Tetapan gravitasi atau G diukur pertama kali oleh Henry Cavendish sekitar 200 tahun lalu. Sekarang, ketelitiannya hanya satu bagian dalam sepuluh ribu. Sekarang kemajuan pengukurannya sangat lambat. Bandingkan nilai konstanta-konstanta fisika berikut :

Tetapan Planck (h) = 6,62606896 x 10^(-34) Js (+- 0,00000033)

Muatan Dasar (e) = 1,602176487 x 10^(-19) C (+- 0,000000040)

Tetapan Struktur Halus (alpha) = 7,2973525376 x 10^(-3) (+-0,0000000050)

Tetapan Gravitasi (G) = 6,67428 x 10^(-11) m^3kg^(-1)s(-2) (+-0,00067)

Satu-satunya cara mengungkapkan makna sejati gravitasi adalah dengan mengukurnya dalam eksperimen yang sangat terkendali – yang lebih mudah dikatakan daripada dilakukan. Massa raksasa Bumi menyedot segalanya ke pusat Bumi, menutupi sebuah kebenaran dasar: gravitasi sejauh ini adalah gaya dasar paling lemah dari empat gaya dasar alam semesta. Dan itu artinya, ia luar biasa sulit diukur.

Eksperimen terbaru yang dirancang untuk mengobati masalah gravitasi ini diinspirasi oleh episode penting terakhir sejarah G besar. Tahun 1995, sebuah tim dari laboratorium pengukuran nasional Jerman, PTB di Braunschweig, menerbitkan nilai baru menggunakan versi baru alat yang digunakan Cavendish 200 tahun lalu. “Mereka memiliki alatnya, mereka punya orangnya, mereka punya waktu dan uangnya,” kata Terry Quinn, yang saat itu adalah kepala BIPM. “Semua orang berasumsi kalau inilah eksperimennya.”

Pada yang ada adalah bencana. Tim PTB memberikan nilai yang 6 bagian dalam 1000 lebih tinggi dari yang sudah diterima fisika. Secara metrologis, itu bencana. Percobaan lain pun dilakukan di penjuru dunia untuk memeriksa apakah pengukuran sebelumnya yang salah atau ada nilai yang lebih teliti lagi. Hasilnya menyedihkan, secara kumulatif, hasil-hasil pengukuran menaikkan tingkat ketidakpastian sepuluh kali lipat.

Tahun 2002, percobaan lain dilakukan oleh Harold Parks dkk dengan alat yang telah digunakan sebelumnya. Alat ini terdiri dari dua tabung pendulum yang tergantung bebas dikelilingi oleh empat tongkat tungsten masif. Dengan menggerakkan massa tungsten ke dalam, tabung pendulum tertarik mendekat dengan jarak 1000 kali lebih kecil daripada diameter rambut manusia. Walau begitu, pergeseran ini masih cukup besar untuk dideteksi interferometer laser.

Namun caranya tidak sesederhana itu. Ketelitiannya sangat tergantung pada kemampuan imajinasi ilmuan membayangkan apa saja faktor yang mungkin mempengaruhi. Suhu dan hambatan udara dapat berpengaruh, jadi instrumen disimpan dalam ruang hampa udara. Efek getaran juga dapat berpengaruh, maka tungsten di apungkan di atas lapisan tipis udara. Keberadaan orang didekat instrumen dapat memberatkan satu sisi instrumen dan memiringkannya walaupun sangat kecil sekali, jadi instrumen dipasang jauh dari yang bisa dijangkau manusia. Gedung tempatnya berada dan bahkan keberadaan matahari di atas gedung mempengaruhi instrumen. Jadi instrumen di posisikan sedemikian rupa sehingga tidak terpengaruh panas matahari. Gerakan lift yang jauh di sana, turun naik gedung penelitian juga berpengaruh sehingga pengaruh inipun ikut diperhitungkan. Bertahun-tahun ilmuan mengoreksi satu demi satu faktor ini.

Setelah semua faktor yang mungkin telah diperhitungkan, hasil akhirnya adalah 0,03 persen di bawah nilai resmi G, dan tiga simpangan baku dari mean yang sebelumnya diterima. Park dan tim ilmuannya berusahan memikirkan lagi dan berharap ada fisikawan yang mendadak berkata, “bagaimana dengan faktor ini, masa sih kamu tidak perhitungkan?” tapi hingga kini tidak ada yang datang.

Hasilnya yang aneh, ternyata juga didukung oleh tim peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Huazhong di Wuhan, China yang melakukan eksperimen dengan tingkat ketelitian luar biasa. Mereka mengukur setelah mengkoreksi faktor-faktor selama lebih dari sepuluh tahun.

Kemungkinan yang ada tampaknya adalah, nilai G tidaklah konstan. Dua hasil pengukuran terakhir tidak sesuai dengan pengukuran terbaik sebelumnya. Trend yang ada menunjukkan kalau nilai G terus turun. Mungkin tahun 2015, nilai G akan lebih rendah dari sekarang. Tapi bahkan bila memang G cenderung turun, tentunya kita bisa memprediksinya dengan instrumen yang sama.Tapi tetap saja trend ini tidak nyata.

Pengetahuan tentang nilai eksak G lewat eksperimen sangat penting untuk pengujian teori. Jika suatu saat teori gravitasi kuantum berhasil meramalkan nilai G, pada gilirannya kita dapat menguji apakah teori ini benar atau salah.

Sumber

New Scientist, 23 April 2011, hal, 44-47

Referensi lanjut

Harold V. Parks and James E. Faller. 2010. Simple Pendulum Determination of the Gravitational Constant. Physical Review Letters Vol 105 p 110801

Peter J. Mohr, Barry N. Taylor and David B. Newell. CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2006. Review of Modern Physics, Vol. 80, p.704

Liang-Cheng Tu, Qing Li, Qing-Lan Wang, Cheng-Gang Shao, Shan-Qing Yang, Lin-Xia Liu, Qi Liu, and Jun Luo. 1 July 2010. New determination of the gravitational constant G with time-of-swing method. Physical Review D, vol 82, p 022001

 

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
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.