5 Contoh Fisika Kuantum dalam Kehidupan Sehari-hari!
Jika seseorang bertanya padamu, apa itu Fisika Kuantum? Bagaimana kamu menjelaskannya? Apakah Fisika Kuantum sendiri masih terdengar asing bagimu? Padahal, kita semua ternyata sering menggunakan fisika kuantum dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, mari kita bahas pengertian dan akar sejarah dari fisika kuantum serta beberapa contoh sederhana pada teknologi yang sering kita pakai.
Pengertian dan Sejarah Fisika Kuantum
Fisika kuantum adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari fenomena di dunia subatomik atau partikel-partikel terkecil. Interaksi antar partikel penyusun atom tersebut hanya berlaku di dunia mikroskopik. Inilah yang membuatnya benar-benar berbeda dengan hukum fisika biasa yang telah dirumuskan Newton dan kawan-kawannya.
Faktanya menariknya, teori ini lahir dari perilaku sebuah porselen ketika dipanaskan. Pada tahun 1972, seorang pengrajin porselen terkenal bernama Josiah Wedgwood, mengajarkan pada muridnya bahwa ketika porselen-porselen yang dipanaskan di dalam tungku berubah warna menjadi merah menyala, maka mereka akan memiliki suhu yang sama.
Hal itulah yang mengawali perkembangan fisika kuantum. Para fisikawan modern seperti Einstein, Schrodinger, dan Max Planck mulai meragukan beberapa hukum fisika klasik yang bersifat fanatik sebelumnya. Oleh karena itu, fisika kuantum juga sering disebut fisika modern.
Teori fisika yang waktu itu dianggap hampir lengkap, berubah ketika “bencana ultraviolet” hadir. Bencana ultraviolet (ultraviolet catastrophe) yang dimaksud adalah anomali yang terlihat dalam model radiasi Rayleigh-Jeans. Bencana ini bukan fenomena alam melainkan kesadaran bahwa hukum fisika pada saat itu ternyata masih punya kecacatan.
Sebelumnya, teori radiasi klasik dari hukum Rayleigh-Jeans menjelaskan bahwa energi gelombang itu berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Namun, hasil eksperimen pada radiasi benda hitam menyatakan hal yang berbeda. Panjang gelombang yang kecil justru tidak dominan. Sampai akhirnya pada tahun 1900an awal Max Planck mengemukakan solusinya dalam Photoelectric Effect yang kemudian dijelaskan Einstein dalam kertas penelitiannya.
Sederhananya dalam fisika kuantum, setiap benda apapun yang bersuhu (dengan kata lain memiliki energi), selalu memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik (EM), yang jangkauan panjang gelombangnya bergantung pada energi yang dimiliki. Sehingga kita dapat menyimpulkan dalam mekanika kuantum tidak ada yang namanya partikel saja, atau gelombang saja. Yang ada hanyalah partikel yang mempunyai gelombang.
| Foto: Max Planck (Pelopor Teori Fisika Kuantum)
Lalu, apa saja contoh teknologi yang berkaitan dengan Fisika Kuantum dalam kehidupan sehari-hari?
Pada dasarnya memahami fisika kuantum memang sedikit sulit, ini dikarenakan fisika kuantum bersifat abstrak. Sebagai contoh kecil, jika kita melempar bola pada dinding, apa yang akan terjadi? Sudah pasti memantul kan? Namun dalam dunia kuantum, bola itu akan bisa menembus dinding tanpa merusak dinding tersebut. Oleh karena itu, fisika kuantum menjadi pembuka portal pada teknologi yang membantu kita menjalani kehidupan saat ini.
Berikut beberapa teknologi yang sangat dekat dengan kehidupan kita dan tanpa kita sadari ternyata itu semua terjadi dikarenakan adanya fenomena dari fisika kuantum.
Lampu Neon
Tahukah kamu? Bahwa lampu yang kita nikmati cahayanya sehari-hari tidak lepas dari fenomena kuantum. Sejumlah kecil uap merkuri kecil yang bisa membentuk cahaya dilepaskan pada plasma sehingga memberikan kita cahaya melalui tabung lampu tersebut tanpa memecahkan tabungnya.
Komputer dan Handphone
Handphone menjadi salah satu barang yang tidak akan bisa kita tinggalkan saat ini. Nah, ternyata keberadaan handphone pun juga didasarkan pada prinsip dari fisika kuantum yang mempunyai sifat gelombang elektron. Sifat inilah yang membentuk dasar dari struktur pita benda padat di mana elektronik berbasis semikonduktor dibangun.
Pemanggang Roti
Siapa yang suka makan roti panggang untuk dijadikan sarapan bersama teh hangat atau susu? Maka, berterima kasihlah pada fisika kuantum. Ketika batang pemanggang roti memanas, warnanya akan berubah menjadi merah dan roti akan terpanggang. Cahaya merah membara yang dipancarkan pemanggang roti inilah yang menjadi awal mula dari fisika kuantum seperti yang sudah kita bahas di awal artikel ini.
GPS (Global Positioning System)
Di jaman yang sudah canggih seperti ini, sudah jarang sekali orang akan tersesat jika ingin menuju ke suatu tempat. Semua ini berkat teknologi GPS (Global Positioning System) yang mudah kita akses dari mana saja. Fisika kuantum telah membantu kita untuk menavigasi lokasi yang tidak diketahui menggunakan perangkat seluler yang menangkap sinyal dari beberapa jam. Jarak dan waktu antara lokasi kamu saat ini dan tujuan dihitung dengan menghitung waktu kedatangan yang berbeda dari satelit yang berbeda. Selain itu bahkan jarak dari lokasi Anda saat ini dari setiap satelit juga dihitung. Setiap satelit dilengkapi dengan jam atom, yang hanya mengandalkan Fisika Kuantum.
MRI (Magnetic Resonance Imaging)
MRI dikenal juga dengan Nuclear Magnetic Resonance yang melibatkan pembalikan putaran elektron dalam inti hidrogen. Jadi, jika kita berbicara mengenai perubahan energi yang tidak lain adalah salah satu aplikasi fisika kuantum, maka studi tentang jaringan lunak dapat dengan mudah dilakukan dengan penggunaan MRI. Berkat fisika kuantum, diagonisis dan perawatan beberapa penyakit yang mengancam jiwa kini bisa segera terdeteksi hingga penanganan pasien berjalan lebih efektif.
Bagaimana? Sudah mulai memahami Fisika Kuantum jika dipaparkan contoh dari kehidupan sehari-hari? Tanpa disadari ternyata Fisika Kuantum sangat dekat dengan kita dan banyak membantu manusia dalam mengembangkan teknologi. Berawal dari porselen yang menyala ketika dipanaskan, pengetahuan ini pun berkembang dan ternyata tidak hanya porselen saja yang jika dipanaskan akan memiliki warna menyala yang sama pada suhu yang sama. Ternyata benda apapun, jika dipanaskan akan memiliki warna menyala yang sama, pada suhu yang sama pula.
Walaupun fisika kuantum masih berupa teori dan menjadi akar perdebatan bagi para fisikawan pada saat itu, namun fisika kuantum sangat akurat dalam menjelaskan fenomena-fenomena di dunia subatomik. Sehingga banyak hal menakjubkan yang ditemui dan membuka portal ke semesta baru yang asing bagi para fisikawan. Semoga setelah membaca artikel ini, kamu jadi lebih paham bahwa kita juga sering menggunakan fisika kuantum dalam kehidupan sehari-hari. Teori ini tak hanya berlaku pada para fisikawan saja, tapi ada dan benar-benar bisa diamati dari sekitar kita.
Karya Wulan Fitria
Sebagai penugasan di kelas webinar intensif Portofolio Nulis: Membuat Artikel SEO untuk Pemula pada 25 Maret 2024.
| Editor : Vanessa Natalie Aritonang
Referensi:
https://tuitionphysics.com/sep-2022/8-ways-quantum-physics-is-quite-useful-in-everyday-life/
https://id.quora.com/Apa-penjelasan-sederhana-tentang-fisika-kuantum#JeqYf
https://id.scribd.com/document/473718088/10-contoh-Fisika-Kuantum-dalam-Kehidupan-Sehari
https://www.britannica.com/biography/Max-Planck