Belajar Fisika itu Mudah

Showing posts with label Fisika Modern. Show all posts
Showing posts with label Fisika Modern. Show all posts
Wednesday, September 12, 2018

TEORI BARU TENTANG GRAVITASI (MATERI GELAP)

Sebuah teori gravitasi baru mungkin menjelaskan gerakan-gerakan aneh dari bintang-bintang dalam galaksi-galaksi. Emergent gravity, sebagaimana teori baru ini disebut, memprediksi penyimpangan gerakan yang sama persis yang biasanya dijelaskan dengan menerapkan materi gelap. Prof Erik Verlinde, ahli terkenal dalam teori string di Universitas Amsterdam dan Institut Delta untuk Fisika Teoritis, menerbitkan sebuah makalah penelitian baru di mana ia memperluas pandangannya tentang sifat gravitasi.

Pada tahun 2010, Erik Verlinde mengejutkan dunia dengan teori gravitasi yang benar-benar baru. Menurut Verlinde, gravitasi bukanlah kekuatan fundamental alam, tetapi fenomena yang muncul. Dengan cara yang sama bahwa suhu muncul dari pergerakan partikel-partikel mikroskopis, gravitasi muncul dari perubahan bit-bit dasar informasi, yang tersimpan dalam struktur ruang waktu.

Hukum Newton dari informasi


Dalam artikel 2010-nya ( Tentang asal gravitasi dan hukum Newton ), Verlinde menunjukkan bagaimana hukum Newton yang terkenal kedua, yang menggambarkan bagaimana apel jatuh dari pohon dan satelit yang berada di orbit, dapat diturunkan dari blok-blok pembangun mikroskopis di bawah ini. Memperluas pekerjaan sebelumnya dan pekerjaan yang dilakukan oleh orang lain, Verlinde sekarang menunjukkan bagaimana memahami perilakubintang dalam galaksi tanpa menambahkan materi gelap yang membingungkan.

Daerah luar galaksi seperti Milky Way kita  berotasi lebih cepat di sekitar pusat daripada dapat dipertanggungjawabkan oleh kuantitas materi biasa seperti bintang, planet, dan gas antarbintang. Sesuatu yang lain harus menghasilkan jumlah gaya gravitasi yang diperlukan, sehingga fisikawan mengusulkan keberadaan materi gelap. Materi gelap tampaknya mendominasi alam semesta kita, terdiri lebih dari 80 persen dari semua materi. Sampai saat ini, partikel - partikel materi gelap yang diduga tidak pernah diamati, meskipun banyak upaya untuk mendeteksi mereka.

Tidak perlu untuk materi gelap


Menurut Erik Verlinde, tidak perlu menambahkan partikel materi gelap misterius ke teori. Dalam sebuah makalah baru, yang muncul hari ini di server preprint ArXiv, Verlinde menunjukkan bagaimana teori gravitasinya secara akurat memprediksi kecepatan di mana bintang-bintang berputar di sekitar pusat Milky Way, serta gerakan bintang-bintang di dalam galaksi lain.

"Kami memiliki bukti bahwa pandangan gravitasi baru ini benar-benar sesuai dengan pengamatan," kata Verlinde. "Pada skala besar, tampaknya, gravitasi tidak berperilaku seperti yang diprediksi teori Einstein."

Pada pandangan pertama, teori Verlinde menyajikan fitur yang mirip dengan teori gravitasi yang dimodifikasi seperti MOND (modified Newtonian Dynamics, Mordehai Milgrom (1983)). Namun, di mana MOND menyetel teori untuk mencocokkan pengamatan, teori Verlinde dimulai dari prinsip pertama. "Titik awal yang sangat berbeda," menurut Verlinde.

Mengadaptasi prinsip holografik


Salah satu bahan dalam teori Verlinde adalah adaptasi dari prinsip holografik, yang diperkenalkan oleh pengajarnya Gerard 't Hooft (Hadiah Nobel 1999, Universitas Utrecht) dan Leonard Susskind (Universitas Stanford). Menurut prinsip holografik , semua informasi di seluruh alam semesta dapat digambarkan pada lingkup imajiner raksasa di sekitarnya. Verlinde sekarang menunjukkan bahwa ide ini tidak sepenuhnya benar — bagian dari informasi di alam semesta kita terkandung dalam ruang itu sendiri.

Informasi tambahan ini diperlukan untuk menjelaskan bahwa komponen gelap lain dari alam semesta: Energi gelap, yang diyakini bertanggung jawab atas percepatan perluasan alam semesta. Menyelidiki efek dari informasi tambahan ini pada materi biasa , Verlinde sampai pada kesimpulan yang menakjubkan. Sementara gravitasi biasa dapat dikodekan menggunakan informasi pada lingkup imajiner di sekitar alam semesta, seperti yang ia tunjukkan dalam karyanya pada tahun 2010, hasil dari informasi tambahan di sebagian besar ruang adalah kekuatan yang cocok dengan baik yang dikaitkan dengan materi gelap.

Di tepi revolusi ilmiah


Gravitasi sangat membutuhkan pendekatan baru seperti yang dilakukan oleh Verlinde, karena tidak dapat digabungkan dengan fisika kuantum. Kedua teori, mahkota permata fisika abad ke-20, tidak mungkin benar pada saat yang sama. Masalah muncul dalam kondisi ekstrim: dekat lubang hitam, atau selama Big Bang. Verlinde mengatakan, "Banyak fisikawan teoretis seperti saya sedang mengerjakan revisi teori, dan beberapa kemajuan besar telah dibuat. Kita mungkin berdiri di tepi sebuah revolusi ilmiah baru yang secara radikal akan mengubah pandangan kita tentang sifat ruang , waktu dan gravitasi . "

 Jelajahi lebih lanjut: 3 dikenal dan 3 tidak diketahui tentang materi gelap

Informasi lebih lanjut: Emergent Gravity and the Dark Universe, EP Verlinde, 7 Nov 2016. arxiv.org/abs/1611.02269 

Disediakan oleh: Delta Institute for Theoretical Physics

Thursday, August 17, 2017

GEJALA RADIASI TERMAL

Kajian tentang radiasi benda hitam bertujuan menjelaskan fenomena yang terkait dengan intensitasi radiasi (daya emisi) suatu benda pada temperatur tertentu. Meskipun pada dasarnya semua benda memiliki sifat menyerap radiasi namun terdapat perbedaan kemampuan terhadap proeses penyerapan. Gejala radiasi termal dapat teramati dengan mata telanjang pada saat anda memanaskan sebuah batangan logam. Pada tahun 1792, T. Wedjwood mendapati bahwa sifat universal dari sebuah objek yang dipanaskan tidak bergantung pada komposisi dan sifat kimia, bentuk, dan ukuran benda. Selanjutnya, pada tahun 1859 G. Kirchoff membuktikan sebuah teorema yang didasarkan pada sifat termodinamika benda bahwa pada benda dalam kesetimbangan termal, daya emisi (pancar) dan daya absorbsi (serap) sama besar. Ide Kirchoff dinyatakan dalam sebuah persamaan di bawah,

http://www.fisikainfo.com/
dengan ef adalah daya emisi per frekuensi cahaya tiap satuan luas, f adalah frekuensi cahaya, T suhu mutlak benda, dan Af daya absorbsi (yaitu fraksi daya masuk yang diserap per frekuensi tiap satuan luas. Benda hitam didefinisikan sebagai benda yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang mengenainya, sehingga benda tersebut menjadi berwarna hitam, atau pada persamaan di atas berlaku Af = 1 sehingga ef = J (f, T) (daya emisi per frekuensi per satuan luas hanya bergantung pada f dan T saja).
Wednesday, May 10, 2017

ASAS KETIDAKPASTIAN HEISENBERG

Rumusan Umum Ketidakpastian Heisenberg

Kenyataan bahwa sebuah partikel bergerak harus dipandang sebagai group gelombang de Broglie dalam kedaan tertentu alih – alih sebagai suatu kuantitas yang terlokalisasi menimbulakan batas dasar pada ketetapan pengukuran sifat partikel yang dapat diukur misalnya kedudukan momentum.
Untuk menjelaskan faktor apa yang terlibat, marilah kita meninjau group gelombang dalam gambar 2.3 berikut:

Partikel yang bersesuaian dengan grup gelombang ini dapat diperoleh dalam selang grup tersebut pada waktu tertentu. Tentu saja kerapatan peluang |Y|^2 maksimum pada tengah – tengah grup, sehingga patikel tersebut mempunyai peluang terbesar untuk didapatkan di daerah tersebut. Namun, kita tetap mempunyai kemungkinan untuk mendapatkan partikel pada suatu tempat jika
|Y|^2 tidak nol.
ket: |Y|^2 = fungsi gelombang

Jadi kita sampai pada prinsip ketidakpastian : Tidak mungkin kita mengetahui keduanya yaitu kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat yang bersamaan.

Prinsip ini dikemukakan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1927, dan merupakan salah satu hukum fisis yang memegang peranan penting. Persoalan berikutnya adalah mencari suatu besaran yang mampu menampung dan mempresentasikan sifat – sifat partikel sekaligus sifat – sifat gelombang. Dengan demikian kuantitas tersebut harus bersifat sebagai gelombang tetapi tidak menyebar melainkan terkurung di dalam ruang. Hal ini dipenuhi oleh paket gelombang yang merupakan kumpulan gelombang dan terkurung dalam ruang tertentu. Analisis yang formal mendukung kesimpulan tersebut dan membuat kita mampu untuk menyatakannya secara kuantitatif. Contoh yang paling sederhana dari pembentukan grup gelombang, perhatikan kombinasi dari dua gelombang bidang berikut :


Dengan amplitudo AR



 

Bila gelombang tunggalnya diperbanyak,


Tampak dari gambar 2.6 bahwa paket gelombang terlokalisasi di daerah yang sebesar Dx dan  lokalisasi ini yang diharapkan sebagai posisi partikel klasik. 


Setelah mendapatkan barang yang dapat menyatakan partikel sekaligus gelombang berikutnya harus dicari perumusan matematisnya. Formalisme matematis untuk paket gelombang yang terlokalisasi tersebut tidak lain adalah transformasi Fourier.

Sebagai contoh, jika distribusi gelombang dengan vektor gelombang k, g(k), diberikan seperti gambar.


Maka distribusi gelombang di dalam ruang koordinat f(x),


Grafiknya,

Dari uraian contoh dan gambar transformasi Fourier di atas, diperoleh hubungan antara Dx dan Dk (atau Dp). Hubungan antara Dx dan Dk bergantung pada bentuk paket gelombang dan bergantung pada Dk, Dx didefinisikan. Perkalian (Dx) (Dk) akan minimum jika paket gelombang bergantung pada Dk, Dx didefinisikan. erkalian (Dx) (Dk) akan minimum jika paket gelombang berbentuk fungsi Gaussian, dalam hal ini ternyata transformasi Fouriernya juga merupakan fungsi Gaussian juga. Jika Dx dan Dk diambil deviasi standar dari fungsi Y(x) dan g(k), maka harga Gaussian juga. Jika Dx dan Dk diambil deviasi standar dari fungsi Y(x) dan g(k), maka harga minimum Dx Dk = ½. Karena pada umumnya paket gelombang tidak memiliki bentuk Gaussian (bentuk lonceng), maka lebih realistis jika hubungan antara Dx dan Dk dinyatakan sebagai berikut :
Ket: Dx adalah perubahan jarak x, Y adalalah sigma (fungsi gelobang)
















Oleh karena itu, suatu ketidakpastian Dk dalam jumlah gelombang pada gelombang de Broglie berhubugan dengan hasil – hasil partikel dalam suatu ketidakpastian Dp dalam momentum partikel menurut Persamaan




Thursday, April 27, 2017

SINAR-X DAN PENGGUNAANNYA

Sinar-X dan Penggunaannya 

--- Pemanfaatan teknologi hingga pada era saat ini sangat tinggi karena anomo masyarakat tentang kerja instan sangat tinggi. Hal ini menyebabkan industri dibidang teknologi berkembang pesat. Sl satu penggunaan teknologi saat ini adalah penggunaan sinar x.

Sinar-X

Sinar-X atau sinar Röntgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 pikometer (sama dengan frekuensi dalam rentang 30 petahertz - 30 exahertz) dan memiliki energi dalam rentang 100 eV - 100 Kev. Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya. (wikipedia)
Sinar-X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang radio, cahaya tampak (visible light) dan sinar ultraviolet, tetapi dengan panjang gelombang yang sangat pendek yaitu hanya 1/10.000 panjang gelombang cahaya yang kelihatan. Karena panjang gelombangnya yang pendek, maka sinar-X dapat  menembus  bahan  yang  tidak  tertembus  sinar  yang  terlihat  (M.  Akhadi,  2001)
Proses Terjadinya Sinar-X dari Tabung Roentgen Katoda  (filamen)  dipanaskan  sampai enyala  dengan  mengalirkan  listrik   yng  berasal  dari  transformator  sehingga  elektron-elektron  dari  katoda  (filamen)  terlepas.  Sewaktu  dihubungkan  dengan  transformator  tegangan  tinggi,  elektron-elektron  akan  dipercepat  gerakannya  menuju  anoda  dan  dipusatkan  ke  alat  pemusat      focusing  cup).  Filamen  dibuat  relatif  negatif terhadap  sasaran  (target)  dengan memilih potensial tinggi, awan-awan elektron mendadak dihentikan pada sasaran  (target)  sehingga  terbentuk  panas  (>99%)  dan  sinar-X  (<1%).  Pelindung  (perisai)  timah  akan  mencegah  keluarnya sinar-X  dari  tabung,  sehingga  sinar-X  yang  terbentuk  hanya  dapat  keluar  melalui  jendela.  Panas  yang  tinggi  pada  sasaran  (target)  akibat  benturan  elektron  ditiadakan  oleh  radiator  pendingin.  Jumlah  sinar-X  yang  dilepaskan  setiap  satuan  waktu  dapat  dilihat  pada  alat  pengukur  miliampere  (mA),  sedangkan  jangka  waktu  pemotretan  dikendalikan  oleh  alat  pengukur  waktu.  Untuk  dapat  menghasilkan  sinax-X  maka  diperlukan  bagian-bagian  tabung  sinar-X  dan  faktor  pendukung  dalam  proses  pembangkitan.
Interaksi Sinar-X dengan Materi Interaksi  sinar-X  dengan  materi  mengakibatkan  kehilangan  energi  dari  sinar-X pada saat melewati materi (zat) terjadi karena tiga proses utama, yaitu:
Efek fotolistrik
Efek Compton
Efek produksi pasangan
Efek  fotolistrik  dan  Efek  Compton  timbul  karena  interaksi  antara    sinar-X  dengan  elektron-elektron  dalam  atom  dari materi  (zat)  itu,  sedang  efek  produksi  pasangan  timbul  karena  interaksi  dengan  medan  listrik  inti  atom  (Arif  Jauhari,  2008).
penggunaan sinar-x ini sangat banyak salah satu di bidang kedokteran yaitu teknologi Rongent (Radiograf). berikut penjelasan difraksi sinar x dalan bidang Radiologi

Radiologi diagnostik

Pesawat Sinar-X medis (foto Radiologi konvensional) memiliki prinsip penembusan gelombang elektromagnetik dari sumber cahaya ke tubuh manusia, lalu menembus hingga mencapai pelat film untuk menghasilkan gambar berupa citra tubuh manusia (foto roentgen).


Dikenal beberapa posisi dalam foto radiologi kedokteran:
1. PA (Postero-Anterior) Sumber cahaya berada di belakang pasien, dan pelat film berada di bagian depan pasien. Posisi ini yang paling umum digunakan terutama untuk foto roentgen thorax (dada)
2. AP (Antero-Posterior) Sumber cahaya berada di depan pasien, dan pelat film berada di bagian belakang pasien. Biasanya digunakan pada pasien yang tidk mampu berdiri untuk mengambil posisi PA karena sakit yang dideritanya.
3. Lateral (Samping)
4. Lateral dekubitus
5. Oblik (miring)
(Wikipedia)
Tuesday, April 25, 2017

DIFRAKSI ELEKTRON

Difraksi Elektron-----Dewasa ini dunia ilmu pengetahuan terutama pada cabang ilmu kuantum telah mengalami kemajuan pesat. Kemajuan ini berwal pada akhir abad ke 18  yang dimulai pada Percobaan Max Planck. Hingga saat ini konsep kuantum telah diterapkan diberbagai cabang ilmu sains. Salah satu konsep kuantum yang cukup berkembang adalah difraksi elektron. Konsep ini cukup sederhan dan serupa dengan percobaan difraksi cahaya.
Difraksi elektron dan percobaan Davisson-Germer adalah percobaan yang menampilkan sifat gelombang dari partikel. Percobaan pertama untuk mengamati difraksi dilakukan oleh CJ.Davisson dan L.H Germer di Bell Telephone Laboratories meyakinkan hipotesis de Broglie dengan menunjukkan berkas elektron terdifraksi jika berkas itu dihamburkan oleh kisi (segi empat kecil) atom yang teratur dari suatu kristal. Sebelum mengetahui bagaimana mekanisme percobaan Davisson-Germer terlebih dahulu kita pahami apa itu difraksi dan elektron.

Baca juga artikel tentang teori perambatan cahaya.

Secara umum, Difraksi Elektron adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan cahaya pada saat melintas melalui celah atau ujung penghalang. Difraksi merupakan metode yang unggul untuk memahami apa yang terjadi pada level atomis dari suatu material kristalin. Sinar X, elektron dan neutron memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan dimensi atomik sehingga radiasi sinar tersebut sangat cocok untuk menginvestigasi (penyelidikan dan penelitian tentang suatu masalah dengan cara mengumpulkan data di lapangan) material kristalin. Teknik difraksi mengeksploitasi (mengusahakan) radiasi yang terpantul dari berbagai sumber seperti atom dan kelompok atom dalam kristal.



Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar atau pun substruktur apa pun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton.
Eksperimen Difraksi Eleketron oleh Davisson dan Germer

Bentuk kisi yang dapat mendifraksikan elektron yaitu kisi yang memiliki keteraturan dan tersusun secara periodik, seperti halnya kisi pada kristal. Berkas sinar monokromatik yang jatuh pada sebuah kristal akan dihamburkan ke segala arah, akan tetapi karena keteraturan letak atom-atom, pada arah tertentu gelombang hambur itu akan berinterferensi konstruktif sedangkan yang lainnya berinterferensi destruktif.

Sebagaimana telah dijelaskan di atas syarat terjadinya difraksi adalah apabila panjang gelombang sinar sama dengan lebar celah/kisi difraksi dan perilaku gelombang ditunjukkan oleh beberapa gejala fisis, seperti interferensi dan difraksi. Namun manifestasi gelombang yang tidak mempunyai analogi dalam perilaku partikel newtonian adalah gejala difraksi.

Davisson dan Germer mempelajari elektron yang terhambur oleh kristal dengan menggunakan peralatan. Dengan mengamati energi elektron dalam berkas primer, sudut jatuhnya pada target, dan kedudukan detektor dapat diubah-ubah. Fisika klasik meramalkan bahwa elektron yang terhambur akan muncul dalam berbagai arah, dengan hanya sedikit kebergantungan dari intensitas terhadap sudut hambur dan lebih sedikit lagi dari energi elektron primer.

Manifestasi gelombang yang tidak mempunyai analogi dalam kelakuan partikel Newtonian ialah gejala difraksi. Dalam tahun 1927 Davisson dan Germer di Amerika Serikat dan dalam percobaanya Davisson dan Germer secara bebas meyakinkan hipotesis de Broglie dengan menunjukan berkas elektron terdifraksi bila berkas itu dihamburkan oleh kisi atom yang teratur dari suatu kristal.

Davisson dan Germer mempelajari elektron yang terhambur oleh zat padat dengan memakai peralatan seperti di bawah ini

Di tengah-tengah percobaan tersebut terjadi suatu peristiwa yang memungkinkan udara masuk ke dalam peralatannya dan mengoksidasi permukaan logam. Menguasai oksida nikel murni, target itu dipanggang dalam oven bertemperatur tinggi. Setelah perlakuan itu, targetnya dikembalikan ke dalam peralatan dan dilakukan pengukuran lagi. Sekarang ternyata hasilnya sangat berbeda dari sebelum peristiwa itu terjadi : sebagai ganti dari variasi yang malar (continue) dari intensitas elektron yang tehambur terhadap sudut, timbul maksimum dan minimum yang jelas teramati, kedudukannya bergantung dari energi elektron.

Hipotesa de Broglie mendorong tafsiran bahwa gelombang elektron didifraksikan oleh target sama seperti sinar x didifraksikan oleh bidang–bidang atom dalam kristal. Tafsiran ini mendapat dukungan setelah disadari bahwa efek pemanasan sebuah blok nikel pada temperatur tinggi menyebabkan kristal individual kecil yang membangun blok tersebut bergabung menjadi kristal tunggal yang besar yang atom-atomnya tersusun dalam kisi yang teratur.

Untuk membuktikan bahwa hipotesa de Broglie penyebab dari hasil davisson dan germer, pada suatu percobaan tertentu berkas elektron 54eV diarahkan tegak lurus pada target nikel, dan maksimum yang tajam dalam distribusi elektron terjadi pada sudut 500 dari berkas semula. Sudut datang dan sudut hambur relatif terhadap suatu keluarga bidang (tersusun atas berkas elektron, bidang dan sudut) bragg ditunjukkan dalam gambar 1 keduanya bersudut 650. Jarak antara bidang dalam keluarga bidang yang bisa diukur melalui difraksi sinar x adalah 0,091 nm persamaan bragg untuk maksimum dalam pola difraksi.

Panjang gelombang yang dihitung sesuai dengan panjang gelombang yang diamati. Jadi eksperimen Davisson dan Germer menunjukkan bukti langsung dari Hipotesis de Broglie tentang sifat gelombang benda bergerak. Analisis eksperimen Davisson-Germer sebenarnya tidak langsung seperti yang ditunjukkan di atas karena energi elektron bertambah ketika elektron itu masuk ke dalam kristal dengan besar yang sama dengan besar fungsi kerja (work function) permukaan itu. Jadi kecepatan elektron dalam eksperimen lebih besar dalam kristal dan panjang gelombang de Broglie yang bersangkutan menjadi lebih kecil dari harga di luar kristal.

Komplikasi lainnya timbul dari inferensi antara gelombang yang didifraksikan oleh keluarga lain dari bidang bragg yang membatasi terjadinya maksimum dan minimum menjadi hanya kombinasi tertentu dari energy elektron dari sudut pandang sebagai pengganti dari setiap kombinasi yang memenuhi persamaan Bragg
Monday, April 10, 2017

ANAK FISIKA BACA INI : HIPOTESIS THE FERMI PARADOKS

FISIKAINFI.com Bagian III Penjelasan Fermi Paradox

Pertama-tama kita semua setuju bahwa belum ada jawaban pasti dari Fermi Paradox ini, tapi beberapa ilmuwan sudah memberikan hipotesis untuk menjelaskannya. Tidak ada kata sepakat, karena beberapa ilmuwan berbeda pandangan mengenai penjelasan konkrit dari paradox satu ini. Kemungkinan jawaban yang berkembang saat ini adalah sebagai berikut:

1. Peradaban Tipe II dan III? Ah, Gak Mungkin Ada Itu!!

Pandangan ini berpendapat bahwa peradaban tipe I yang dikemukakan Nikolai Kardashev tidak akan mungkin sampai pada peradaban tipe II apalagi tipe III karena ada faktor yang menghambatnya. Faktor ini kemudian dikenal dengan The Great Filter.
the great filter

Hipotesis ini menjelaskan bahwa pada rentang waktu tertentu, semua peradaban berlomba-lomba berevolusi dari peradaban tipe 0 ke peradaban tipe lebih tinggi hingga pada suatu masa peradaban tersebut membentur suatu "dinding filter" yang menyeleksi peradaban tersebut sehingga hanya segilintir saja yang bisa lolos dan berevolusi ke peradaban tipe berikutnya. Yah, analoginya seperti jutaan sperma yang berlomba-lomba menembus dinding ovarium untuk membuahi sel telur, pada akhirnya hanya satu yang berhasil. ^_^

Nah, apabila kita beranggapan bahwa hipotesis ini benar, akan muncul pertanyaan lain yaitu kapan The Great Filter ini terjadi? Berdasarkan peradaban sendiri maka akan ada 3 kemungkinan jawaban pertanyaan barusan, yaitu:


a. we are rare ( kita sudah melewati The Great Filter)


we are rare - kita sudah melewati the great filter

Kemungkinan ini di dukung oleh seorang paleontologist asal Amerika, Peter D. Ward, yang kemudian idenya di wujudkan dalam salah satu bukunya yang berjudul Rare Earth.

Skenario ini menjelaskan kenapa belum ada peradaban tipe III, karena kita adalah satu-satunya (atau satu dari cuman dua) peradaban yang melewati The Great Filter. Kemungkinan ini menjelaskan bahwa kita sudah melewati The Great Filter, entah itu saat protein organik pertama yang kemudian membentuk mahluk bersel tunggal dulu atau saat Paranthropus berevolusi menjadi Advanced Australopithecus, saat manusia Cro Magnon menjadi Homo Sapiens modern atau bahkan saat letusan Toba Supervolcano.

Nah, apabila memang seperti ini, tidak aneh apabila kita seperti sendirian di alam semesta ini karena peradaban dari spesis lain tidak bisa melewati The Great Filter-nya masing-masing dan menyebabkan spesis mereka tidak berkembang menjadi mahluk berintelegensi tinggi (seperti manusia) atau bahkan musnah.
Dengan perkembangan teknologi saat ini, menurut kemungkinan we are rare, kita sedang menuju ke tipe peradaban yang lebih tinggi (tipe I, II, dan III).

b. we are first (kita yang pertama melewati The Great Filter)

we are first - kita yang pertama

Hampir sama dengan poin a sebelumnya, hanya saja menurut kemungkinan ini kita yang pertama melewati The Great Filter dan peradaban spesis lain mengikut di belakang kita. Sehingga bisa disimpulkan peradaban kita lah yang paling maju.

Menilik peradaban kita saat ini yang baru bisa mengirimkan Voyager 1 (pesawat tanpa awak terjauh) hanya sampai keluar tata surya (masih berlanjut walau misi utamanya telah selesai), bagaimana dengan peradaban lain yang lebih rendah dari kita. Maka tidak heran sinyal dari spesis/peradaban lain belum sampai (atau belum dikirimkan) karena teknologi mereka yang jauh lebih tertinggal dari pada teknologi kita.

c. we are fucked ( kita belum melewati The Great Filter)
we are fucked - kita belum melewati the great filter

Oke, ini memang kemungkinan paling jelek yang terjadi saat ini. Jadi sebenarnya kita belum melewati The Great FilterThe Great Filter mungkin adalah asteroid super besar salah alamat yang kemungkinan jatuh di masa depan, gamma ray burst, atau yang paling nyeleneh, kehidupan manusia ini memang dirancang hanya untuk ambruk sendiri sebelum melewati The Great Filter.

Makanya, Nick Bostrom, seorang filsuf asal Swedia yang mengajar di Universitas Oxford dalam papernya yang berjudul "Where Are They?" mengatakan "no news is a good news" dalam usaha umat manusia mencari mahluk intelegensi lainnya di alam semesta.

2. Peradaban Tipe II dan III Ada, Tapi Ada Alasan Logis Mengapa Kita Belum "Mendengar" Mereka

Dalam hipotesis ini, peradaban tipe II dan III sudah eksis. Mereka (peradaban tipe II dan III) mengesampingkan The Great Filter dan beranggapan bahwa evolusi itu terjadi secara ubiquitous dan lumrah. Peradaban manapun termasuk kita dapat menjadi peradaban tipe I, II maupun III.

Untuk menjelaskan Paradoks Fermi, ilmuwan yang sepakat dengan hipotesis ini mengajukan beberapa kemungkinan yaitu :


a. mahluk supercerdas dari peradaban dan sistem planet lain sudah pernah ke Bumi dahulu kala


Jadi seperti ini, manusia eksis di bumi sekitar 1,8 juta tahun lalu (saya hitungnya dari Homo Erectus). Kalau memang ada mahluk peradaban tipe II dan III mereka pasti sudah berevolusi milyaran tahun lalu dan kemungkinan mereka sudah pernah ke Bumi tapi manusia belum eksis, yang ada hanya dinosaurus dan spesis lain sehingga mereka pergi lagi.


b. Galaksi sudah terkolonisasi, tapi Bumi berada di daerah pinggiran yang jauh

Kemungkinan ini menyatakan bahwa sebenernya seisi galaksi Bima Sakti sudah ditempati (baca : Hipotesis The Fermi Paradox Part I ) tapi letak Bumi yang di daerah pinggiran sehingga belum ada mahluk peradaban tipe III yang mau mengunjungi/mengirim tanda ke Bumi. Analoginya seperti Jakarta itu lho, coba bandingin sama Kabupaten Dogiyai di Papua. Yah, seperti teori dasar Urban Planning yang mengatakan sebaran Central Bussines District itu teraglomerasi (bergumpal) ke pusat kota. Kalau dalam galaksi kita anggap pusat kotanya ya pusat galaksi itu sendiri.

posisi bumi di pinggiran

c. peradaban tipe II dan III tidak mau berurusan sama peradaban primitif seperti kita di Bumi

Nah, coba bayangkan peradaban tipe II dan III yang telah di bahas sebelumnya, mereka mempunyai lingkungan hidup sempurna, punya resource energi tanpa batasbisa memenuhi kebutuhan mereka tanpa harus kemana-mana, ngapain lagi ngurusin Bumi coba.

d. ada kumpulan predator super menakutkan di luar sana, dan semua mahluk berintelegensi tahu itu

Mahluk peradaban tipe II dan III sebenarnya tahu bahwa di luar sana terdapat kumpulan predator mematikan yang dapat mengancam keberlangsungan hidup peradaban mereka sehingga mereka lebih baik tidak mengirmkan sinyal apapun yang akan menggiring penerima sinyal langsung ke tempat mereka. Cuman kita satu-satunya mahluk idiot yang terus-terusan mengirim sinyal ke angkasa, awas saja ntar di datangi sama The First Order. hahahah

Nasib kita mungkin akan sama seperti yang dialami oleh suku Aztec yang didatangi oleh penjajah dari Spanyol. Teknologi suku Aztec kalah jauh di banding pasukan Spanyol dan menyebabkan mereka musnah tak bersisa. Sebenarnya Stephen Hawking juga sudah memperingatkan agar manusia tidak mengundang mahluk lain ke Bumi, itu sama saja dengan mengundang maut.


e. hanya ada satu peradaban super yang mendominasi galaksi

Peradaban tersebut hampir sama seperti manusia di Bumi. Mereka dengan sengaja membuat suatu peradaban berkembang tanpa menyentuhnya terlebih dahulu sebelum kemudian "dilahap" apabila sudah tiba waktunya.

Atau ada suatu peradaban yang menghancurkan peradaban lain sebelum berkembang menjadi peradaban yang lebih maju. Yah, Bumi tinggal menunggu waktu aja.


f. teknologi kita terlalu primitif


Jadi seperti berjalan di sebuah jalanan modern sambil memegang walkie talkie dan berharap akan mendengar sesuatu dari walkie talkie tersebut. Kita tak akan mendengar apapun karena mereka sudah beralih ke smartphone, misalnya.

Michio Kaku menganalogikan "manusia itu seperti semut, yang tidak sadar ada jalan layang 10 jalur di samping sarang mereka".


g. kita sudah mendapatkan sinyal dari mahluk angkasa, tapi pemerintah menyembunyikannya


Nah, yang ini favoritnya penyuka teori konspirasi. Mirip-mirip seperti skenario dalam film terkenal Men In Black.


h. peradaban yang lebih tinggi mengetahui dan mengamati kita ( AKA Zoo Hypothesis” )

Singkatnya, semua mahluk supercerdas sudah bekerja sama satu sama lain dan membentuk semacam federasi. Untuk melindungi keragaman sosial mereka membuat peraturan yang berisi salah satunya adalah tidak melakukan kontak dengan peradaban di bawah tipe II.

Alasannya antara lain adalah ketidaksiapan peradaban tipe di bawah II itu sendiri. Jadi ingat sama kata-katanya Thor di film Avengers II (kalau tidak salah) bahwa dengan meneliti dan membuat senjata dari Tesseract berarti manusia sudah siap ke medan perang dengan level lebih tinggi.


Bayangkan saja jika tidak ada aturan tersebut, peradaban tipe II atau III dengan mudahnya menjajah dan menghancurkan peradaban primitif seperti di Bumi. Keadaannya akan seperti Navy Seal yang menggempur suku Indian dengan kekuatan penuh, musnah dalam waktu singkat. Apabila itu terjadi, habislah peradaban-peradaban di galaksi ini, tidak akan ada keseimbangan. Nah, ini yang ingin di jaga federasi dengan membuat peraturan seperti tadi.



Nah itu dia dua pandangan yang selalu di jadikan jawaban sementara untuk kasus The Fermi Paradox.


Solusi Fermi Paradoks yang lebih nyentrik? Ini dia :


Sebenarnya Realitas itu Tidak Ada, Kita Hidup di Dalam Simulasi Komputer 


what !!


Ini kedengarannya seperti lelucon dan tidak masuk akal. Tapi jangan salah, pandangan ini punya paper ilmiahnya yang di buat Nick Bostrom, ahli filsafat dari Universitas Oxford. Papernya bisa di lihat di sini.



Katanya, ada sebuah entitas super cerdas (dan nyentrik tentunya) yang membuat simulasi alam semesta, yaitu alam semesta yang kita tinggali sekarang. Yang di buat baru manusia, mahluk lain sperti alien belum sempat di buat dan angkasa luar yang kita lihat hanya seperti hologram dan lukisan simulasi agar efeknya lebih nyata.



Bagian IV Penutup



Setelah membaca tulisan yang di buat jadi dua bagian ini berasa agak pusing gak? Hehehe. Bagaimanapun penjelasan di atas hanya sebatas hipotesis dan belum teruji kebenarannya, mau percaya atau tidak itu tergantung kepercayaan kalian masing-masing (ya iyalah :p).



Yang jelas dalam Paradoks Fermi ini, manusia cenderung dalam posisi tidak terlalu penting. Ini bagus untuk dasar filosofi, untuk sadar betapa kecilnya kita dibanding alam semesta nan luas ini.



Sekian dulu postingan Hipotesis The Fermi Paradox ini, semoga bermanfaat bagi pembaca.
Ridwanaj Fisika Modern

BEGINILAH AWAL MULA THEORY STRING

String Theory diawali dari sebuah insiden yg terjadi beratus-ratus tahun lalu, ketika sebuah apel jatuh menimpa kepala Isaac Newton. Ya, itulah gravitasi. Sebuah gaya yang dahulunya dianggap mungkin sebagai fenomena yang diterima begitu saja tanpa bisa dikalkulasi. Ditemukannya gaya gravitasi oleh Isaac Newton dianggap sebagai penjelasan yang cukup komprehensif mengenai gaya tarik menarik antara matahari dan planet-planet yang ada di tata surya kita. Gravitasi akhirnya bisa dikalkulasi dan menjadi gaya fundamental di alam semesta ini. Namun tetap saja fisika klasik ala Newton ini tidak mampu menjelaskan secara rinci, apa itu gravitasi.

Fisika di zaman Albert Einstein yang terkenal dengan teori relativitas umumnya mampu menjelaskan lebih mengenai gravitasi ini. Setiap partikel pasti memiliki gaya gravitasi. Oleh karena itu partikel yg bersatu membentuk massa yang sangat besar (planet misalnya) memiliki gaya gravitasi yang sangat besar juga. Menurut teori ini, gravitasi dapat melengkungkan cahaya dan ruang. begitu juga planet-planet yangg ada di alam semesta ini. Gravitasi yg disebabkan bintang/planet dapat melengkungkan ruang. Ibarat bola bowling yang diletakkan di tengah-tengah trampolin. Trampolin tersebut pasti akan melengkung akibat berat dari bola bowling. Apabila sebuah kelereng digelindingkan dari pinggir trampolin, pasti gerakan kelereng tsb akan melengkung. Demikian pula yg terjadi pada waktu dan cahaya. Cahaya yg merupakan partikel foton memiliki gaya elektromagnetik, dan melengkung akibat gravitasi yang sangat besar. Itulah yg terjadi di tata surya kita. Einstein meyakini bahwa alam semesta berperilaku menurut hukum-hukum fisika yang teratur. "Tuhan tidak bermain dadu" katanya. Gravitasi berhasil dijelaskan dalam skala besar.

Selain gaya gravitasi dan elektromagnetik, ditemukan pula gaya lain yang tedapat dalam materi (atom) yaitu gaya nuklir kuat dan nuklir lemah. Gaya gravitasi, bersama dengan gaya elektromagnetik, nuklir kuat, dan nuklir lemah menjadi 4 pondasi gaya fundamental (dasar) yang menyusun alam semesta ini. Keempat gaya tersebut memiliki energi. Energi yang paling besar adalah  energi nuklir kuat (makanya bom atom begitu besar ledakannya). Energi paling kecil adalah gravitasi. Kenapa? Hal ini dapat digambarkan dalam fisika kuantum.

Fisika kuantum pada masa selanjutnya menjelaskan bahwa atom ternyata dapat dibagi menjadi bagian-bagian yg lebih kecil lagi. Bagian-bagian tersebut adalah elektron, proton, dan neutron. Bagian-bagian tersebut dapat dibelah menjadi lebih kecil lagi, yaitu lepton dan quarks. Pada skala ini, gravitasi seakan tidak punya arti apa-apa. Berbeda dengan gravitasi yang sangat berpengaruh pada skala besar seperti planet dan bintang. Inilah awal terjadinya dilemma, yaitu fisika kuantum vs relativitas umum.

Pada masa berikutnya, ilmuwan fisika ternama yaitu Stephen Hawking mengamati terjadinya Black Hole alias keruntuhan bintang. Black hole adalah keunikan tersendiri dalam dunia fisika. Sebuah bintang yang telah mencapai umurnya, kemudian mati. Kematian bintang ini ditandai dengan luruhnya atom2 penyusun bintang, yaitu ketika elektron sudah kehabisan energi dan jatuh ke inti atom sehingga ukuran atom menyusut, dan ukuran bintang mengecil hingga ukuran tak hingga kecilnya.

Keunikan dari black hole ini adalah gravitasinya yang sangat besar. Saking besarnya gravitasi yang dimiliki black hole ini, cahaya pun tidak dapat lepas. Kontradiksi pun terjadi. Bagaimana sebuah benda yg ukurannya sangat kecil tak hingga memiliki gravitasi yang sangat luar biasa besarnya? Bukankah dalam level kuantum, gravitasi tidak punya gigi sama sekali? Sebuah dilematis yang sangat membingungkan fisikawan saat itu.

Sedikit fisikawan yang bisa dibilang anti-mainstream pada saat itu, mengonsepkan sebuah bentuk penyusun segala bentuk gaya, termasuk gaya fundamental seperti gravitasi dan elektromagnetik. Ketika semua orang berpendapat bahwa partikel terkecil haruslah berbentuk bola, mereka mengonsepkan bentuk yang tidak terpikir oleh banyak orang, yaitu string, atau tali. String yang saling bergetar dan beresonansi inilah yang merupakan bagian terkecil dari semua materi yang ada di alam semesta ini. Kecilnya ukuran string dapat digambarkan sebagai berikut: bila atom adalah tata surya, string adalah sebatang pohon di bumi. String adalah bentuk satu dimensi yang hanya memiliki panjang, tidak punya luas.

Kendala besar pada teori string ini adalah ditemukannya partikel yang bermassa nol alias tidak memiliki massa (tachyon). Efeknya adalah partikel tsb bergerak dengan kecepatan cahaya. Ilmuwan berpendapat partikel tersebut adalah graviton, yaitu partikel pembawa gravitasi. Akhirnya, gravitasi dapat dijelaskan di alam kuantum.

Selanjutnya adalah persamaan matematis. Bila memang benar string itu ada, string akan dihadapkan pada permasalahan pelik, yaitu string harus bergerak melewati 10 dimensi sekaligus.

String merupakan partikel 1-dimensi. Ibarat sebuah tali, ujung string memiliki 2 jenis, yaitu open loop (seperti tali lurus) dan closed-loop (seperti karet gelang). String open loop harus terikat pada sejenis membran, yaitu brane. Brane merupakan string yang mengalami pelebaran sehingga ada dimensi luas. Brane merupakan bidang 2 dimensi. Closed-loop string dapat bergerak melewati brane sehingga mampu menembus dimensi2 lain yg lebih tinggi. Closed-loop inilah yang kemudian dikenal dengan nama graviton. Teori ini dikenal luas dengan nama M-Theory.

Teori ini selanjutnya mampu menjelaskan tentang paralel universe, (kemungkinan) adanya (dunia hingga) dimensi ke 10.

Referensi : wikipedia.org

Ridwanaj Fisika Modern
Wednesday, April 5, 2017

MODEL REAKSI PADA PARTIKEL QUARK

Pada partikel elementer quark kita dapat mendeteksi terjadinya sebuah reaksi dan peluruhan. Semua reaksi dan peluruhan yang terjadi pada partikel dasar ini dapat kita pahami dengan model quark dan reaksi silang serta paruh dapat dihitung dan dibandingkan dengan hasil eksperimen. Dalam melakukan reaksi serta peluruhan dalam model quark ini, terdapat tiga aturan yang harus diperhatikan yaitu:
1.   Interaksi kuat tidak dapat mengubah sifat dasar quark.
2.  Pasangan quark dan anti-quark dapat dimusnahkan dan dapat diciptakan, dalam analogi sederhana seperti proses pembentukan dan pemusnahan foton.
3.  Interaksi lemah dapat mengubah sifat quark dengan melalui penyerapan atau emisi dari partikel Boson W±. 
Interaksi kuat dan lemah atau biasa disebut gaya nuklir kuat dan lemah merupakan dua dari empat interaksi dasar di alam semesta (gaya nuklir kuat, gaya nuklir lemah, gravitasi, dan gaya elektromagnetik). Gaya nuklir kuat adalah gaya dasar di alam semesta yang paling kuat dari empat gaya dasar di alam. Di mana ia menjaga quark  agar tetap terikat di dalam proton dan neutron, dan juga agar proton dan neutron tetap berada di dalam inti atom dan gaya nuklir lemah adalah salah satu dari empat gaya dasar di alam. Gaya nuklir lemah dikenal se­bagai perantara peluruhan radioaktif. Dalam model standar fisika partikel gaya ini adalah akibat pertukaran bozon W dan Z berat. Salah satu efeknya yang paling dikenal adalah peluruhan beta (emisi elektron atau positron oleh neutron dalam inti atom), dan radioaktivitas yang mengikutinya. Gaya ini disebut lemah karena kuat medan tipikalnya adalah 10−11 kali kekuatan gaya elektromagnetik dan 10−13 kali gaya nuklir kuat, saat semua gaya tersebut dibandingkan pada partikel-partikel yang saling berinteraksi dengan lebih dari satu cara. Meskipun begitu, gaya ini masih lebih kuat daripada gaya gravitasi.

 

Gambar 1. Proses pemancaran hadron.    Gambar 2.    
Pada kedua gambar merupakan proses pemancaran had\on yang terjadi saat reaksi berlangsung. Proses tabrakan e+ dengan e- (pemusnahan elektron dan positron) akan menghasilkan partikel quark q dan anti-quark  yang saling tegak lurus dan menghasilkan hadron. Pada gambar 2, partikel quark q akan memancarkan gluon yang manghasilkan hamburan hadron.
Agar dapat dengan meudah memahami proses reaksi maka perhatikan struktur reaksi sederhana pada gambar di bawah ini.
  
 
                           (a)                                                     (b)   
Gambar 3. Struktur quark pada reaksi (a) p + π+ →  ++ + π0 dan (b) p + π → ∑+ + K+ (notasi hadron)
Struktur reaksi pada gambar di atas merupakan dua reaksi yang berbeda. Pada gambar a, kita ketahui bahwa reaksi yang berlangsung yaitu;
uud +  u → u  + uuu
pada proses reaksi di atas terdapat proses pemusnahan pasangan   dan pembentukan pasangan   yang dapat dituliskan d +   → u +  . Namun pada perubahan tersebut tidak nampak adanya hadron yang dihasilkan sehingga dengan mengubah   menjadi pasangan   maka reaksi yang dihasilkan adalah d +    → s +  . Hasil tersebut mengubah model reaksi yang ada menjadi uud +  u → uus +   dan menghasilkan parikel barion dan meson.  Pada prose perubahan d +   → u +   terdapat gluon yang bertindak sebagai exchange  d +   → gluon → u +  . Gluon merupakan  partikel dasar yang menjadi exchange untuk gaya yang kuatantar partikel quark.
Pada kasus lain seperti pada gambar 4 di bawah ini, terlihat adanya proses pemusnahan elektron-positron yang kemudian menghasilkan partikel quark jenis up, anti-up, down, dan anti-down.
 
Gambar 4. Reaksi e+  + e-  → po → π+ + π-.
Masing-masing dari jenis partikel quark ini berinteraksi satu sama lain dengan pasangannya. interaksi lemah yang ditimbulkan oleh foton sehingga menghasilkan π+ dan π-. Pada reaksi ini terdapat sebuah meson ρo yang bernilai ρo = (  )/ .

Untuk lebih jelasnya Download di sini