FISIKA QUANTUM

 

Asal Usul Fisika Kuantum

Apa Itu Fisika Quantum? Fisika Quantum sendiri merupakan ilmu yang mengkaji berbagai benda yang berukuran sangat kecil yang menjadi penyusun alam semesta. Fisika kuantum juga mengkaji perilaku serta properti berbagai benda kuantum tersebut dan dampak yang dihasilkan pada alam semesta.

Bidang fisika kuantum muncul pada akhir tahun 1800-an dan awal tahun 1900-an dari serangkaian pengamatan eksperimental atom yang tidak masuk akal dalam konteks fisika klasik. Di antara penemuan mendasarnya adalah kesadaran bahwa materi dan energi dapat dianggap sebagai paket diskrit, atau kuanta, yang memiliki nilai minimum yang terkait dengannya. Misalnya, cahaya dengan frekuensi tetap akan menghantarkan energi dalam kuanta yang disebut “foton”. Setiap foton pada frekuensi ini akan memiliki jumlah energi yang sama, dan energi ini tidak dapat dipecah menjadi unit-unit yang lebih kecil. Faktanya, kata "kuantum" memiliki akar bahasa Latin dan berarti "berapa".

Pengetahuan tentang prinsip-prinsip kuantum mengubah konseptualisasi kita tentang atom, yang terdiri dari inti yang dikelilingi oleh elektron. Model awal menggambarkan elektron sebagai partikel yang mengorbit inti, seperti satelit yang mengorbit Bumi. Fisika kuantum modern memahami elektron terdistribusi dalam orbital, deskripsi matematis yang mewakili kemungkinan keberadaan elektron di lebih dari satu lokasi dalam rentang tertentu pada waktu tertentu. Elektron dapat berpindah dari satu orbital ke orbital lainnya seiring bertambahnya atau kehilangan energi, namun elektron tidak dapat ditemukan di antara orbital.

Konsep sentral lainnya membantu membangun dasar-dasar fisika kuantum:

• Dualitas gelombang-partikel: Prinsip ini sudah ada sejak awal ilmu kuantum. Ini menggambarkan hasil eksperimen yang menunjukkan bahwa cahaya dan materi memiliki sifat partikel atau gelombang, bergantung pada cara pengukurannya. Saat ini, kita memahami bahwa berbagai bentuk energi ini sebenarnya bukanlah partikel maupun gelombang. Mereka adalah objek kuantum berbeda yang tidak dapat kita konsepkan dengan mudah.
• Superposisi : Ini adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan suatu objek sebagai kombinasi beberapa kemungkinan keadaan pada saat yang bersamaan. Benda superposisi dianalogikan sebagai riak di permukaan kolam yang merupakan gabungan dua gelombang yang saling tumpang tindih. Dalam pengertian matematis, suatu objek dalam superposisi dapat diwakili oleh persamaan yang memiliki lebih dari satu solusi atau hasil.
• Prinsip ketidakpastian : Ini adalah konsep matematika yang mewakili trade-off antara sudut pandang yang saling melengkapi. Dalam fisika, hal ini berarti bahwa dua sifat suatu benda, seperti posisi dan kecepatannya, tidak dapat diketahui secara pasti pada saat yang bersamaan. Jika kita mengukur secara tepat posisi sebuah elektron, misalnya, kita akan dibatasi dalam seberapa tepat kita dapat mengetahui kecepatannya.
• Keterikatan : Ini adalah fenomena yang terjadi ketika dua atau lebih objek dihubungkan sedemikian rupa sehingga mereka dapat dianggap sebagai satu sistem, meskipun jaraknya sangat jauh. Keadaan suatu objek dalam sistem itu tidak dapat dijelaskan sepenuhnya tanpa informasi mengenai keadaan objek lainnya. Demikian pula, mempelajari informasi tentang satu objek secara otomatis memberi tahu Anda sesuatu tentang objek lainnya dan sebaliknya.