Astronom Temukan Planet Berlian

Ilustrasi Planet Berlian yang baru saja ditemukan astronom AS dan Perancis.

PARIS, KOMPAS.com — Sebuah tim peneliti AS-Perancis menemukan planet baru berukuran dua kali lebih besar dari Bumi dan sebagian besar planet ini terdiri dari berlian.

Planet baru yang kemudian dinamai 55 Cancri e itu mengorbit bintang seperti matahari di gugus bintang Cancer dan bergerak sangat cepat. Satu tahun planet ini setara dengan hanya 18 jam di Bumi.

Planet ini diyakini memiliki kepadatan yang sama dengan Bumi. Padahal, sebelumnya, planet dengan kandungan berlian yang besar dianggap lebih padat ketimbang Bumi. Akan tetapi, suhu planet ini luar biasa panas dengan temperatur permukaannya mencapai 1.648 derajat Celsius.

"Permukaan planet ini terdiri atas grafit dan berlian, bukan air dan granit," kata peneliti asal Universitas Yale, AS, Nikku Madhusudhan.

Studi yang dilakukan Madhusudhan dan Olivier Mousis dari Institut Penelitian Astrofisikan dan Planetologi, Toulouse, Perancis, itu menyimpulkan sepertiga massa planet itu adalah berlian. Sepertiga massa planet ini setara dengan tiga massa Bumi.

Planet-planet berlian sudah pernah terlihat sebelumnya, tetapi inilah kali pertama sebuah planet berlian mengelilingi bintang semacam matahari dan diteliti lebih detail.

"Ini adalah penelitian pertama kami terhadap sebuah planet berbatu yang pada dasarnya memiliki struktur berbeda dengan Bumi," ungkap Madhusudhan.

Madhusudhan melanjutkan penemuan planet yang kaya karbon berarti planet-planet karang yang jauh tak bisa lagi diasumsikan memiliki kandungan kimia, interior, atmosfer, atau kandungan biologi yang mirip Bumi.

Sementara itu, pakar astronomi Universitas Princeton, David Spergel, mengatakan, penelitian atas struktur dasar dan sejarah sebuah planet menjadi mudah jika massa dan usia planet itu diketahui.

"Planet-planet ini jauh lebih rumit. Planet berlian ini adalah salah satu contoh kekayaan alam semesta yang sewaktu-waktu bisa ditemukan saat kita mengeksplorasi planet-planet di sekitar bintang terdekat," kata Spergel.

Kata-kata "dekat" adalah konsep yang sangat relatif dalam astronomi. Sebagai contoh, planet baru ini berjarak 40 tahun cahaya atau sekitar 230 triliun mil dari Bumi.

Dari: http://sains.kompas.com/read/2012/10/12/10344660/Astronom.Temukan.Planet.Berlian

Jumat, 12 Oktober 2012

Sumber :

Reuters

Editor :

Ervan Hardoko

Sekilas Lahirnya Fisika Kuantum

Sedikit video yang memberi ilustrasi tentang perkembangan teori tentang radiasi benda hitam dari masa Wien, Rayleigh-Jeans, dan Planck hingga ke era Fisika Kuantum modern.
Selamat menyimak.

Nobel Fisika Diraih oleh Peneliti Fisika Kuantum

Serge Haroche dan David Wineland melakukan penelitian di bidang kuantum optik.

STOCKHOLM, KOMPAS.com - Penghargaan Nobel Fisika 2012 jatuh kepada peneliti yang melakukan riset tentang cahaya dan materi pada level yang paling fundamental, sering disebut fisika kuantum. Nobel Fisika diumumkan di Stockholm, Selasa (9/10/2012).

Serge Haroche dari Perancis dan David Wineland dari Amerika Serikat adalah dua peneliti yang berhasil menggondol penghargaan tersebut. Hasil riset keduanya membuka kemungkinan untuk mengobservasi suatu partikel tanpa menghancurkannya.

Panitia Nobel dalm situs webnya mengungkapkan, "Metode mendasar mereka memungkinkan penelitian ini menjadi langkah awal untuk mengembangkan komputer super cepat tipe terbaru berdasarkan fisika kuantum."

"Penelitian ini juga menjadi permulaan untuk mengkonstruksi jam atomik yang super tepat yang bisa menjadi standar waktu di masa depan," demikian pernyataan panitia nobel seperti dikutip AP, Selasa hari ini.

Lewat penelitiannya, Haroche dan Wineland berhasil melakukan observasi pada partikel sub atomik. Partikel tersebut sebelumnya dikatakan tidak mungkin bisa diobservasi secara langsung.

Wineland yang merupakan peneliti dari National Institute of Standards and Technology di Colorado menjebak ion, atom yang bermuatan, dan mengukurnya dengan cahaya atau foton. Sementara, Haroche melakukan hal sebaliknya, mengontrol dan mengukur foton atau partikel cahaya yang terjebak dengan mengirimkan atom.

Haroche yang berasal dari yang berasal dari College de France and Ecole Normale Superieure di Paris mengatakan bahwa ia mengetahui bahwa dirinya memenangkan nobel 20 menit sebelum pernyataan diberikan kepada media.

"Saya sedang pulang bersama istri saya saat saya membaca kode Swedia. Saya menyadari bahwa ini nyata, Anda tahu, ini sangat luar biasa," katanya seperti dikutip BBC hari ini. Haroche merasa dirinya beruntung bisa memenangkan penghargaan ini.

Penghargaan nobel diberikan sejak tahun 1901. Penghargaan diberikan kepada orang yang berjasa di bidang kedokteran, fisika, kimia, sastra, perdamaian dan ekonomi. Senin (8/10/2012), penghargaan nobel telah diberikan pada John B. Gurdon dan Shinya Yamanaka dalam bidang kedokteran.

Pemenang penghargaan nobel kimia, sastra, ekonomi dan perdamaian akan diumumkan beberapa hari ke depan. Penghargaan nobel nantinya akan diserahkan pada 10 Desember 2012, tepat pada peringatan kematian Alfred Nobel, peneliti dinamit dan inisiator penghargaan ini.

Terkait kemungkinan aplikasi hasil riset Haroche dan Wineland dalam komputer kuantum, panitia nobel menyatakan bahwa komputer kuantum akan menjadi keseharian manusia dalam abad 21 ini, menjadi sebuah revolusi, sebagaimana komputer kasik menjadi revolusi di abad 20 lalu.

Sumber :

AP, BBC, Nature

Editor : Yunanto Wiji Utomo | Selasa, 9 Oktober 2012

http://sains.kompas.com/read/2012/10/09/18222260/Nobel.Fisika.Diraih.oleh.Peneliti.Fisika.Kuantum

Babak Pertama Pengembangan Komputer Kuantum

KOMPAS.com - Serge Haroche dari Perancis dan David Wineland dari Amerika Serikat diumumkan sebagai pemenang Nobel Fisika 2012 pada Selasa (9/10/2012). Keduanya dianggap berjasa dalam menguak misteri dunia fisika kuantum.

Ilustrasi : Komputer Kuantum

Kemenangan keduanya memberi jawaban pada prediksi peraih Nobel Fisika tahun ini. Sebelumnya, nobel itu diperkirakan akan diraih oleh peneliti partikel Higgs. Namun, hasil riset partikel Higgs yang diumumkan 4 Juli 2012 lalu mungkin terlalu dini untuk mendapatkan nobel.

Panitia nobel menyatakan bahwa riset Haroche dan Wineland dipilih karena memberi sumbangan besar. "Metode mendasar mereka memungkinkan penelitian ini menjadi langkah awal untuk mengembangkan komputer super cepat tipe terbaru berdasarkan fisika kuantum."

"Penelitian ini juga menjadi permulaan untuk mengkonstruksi jam atomik yang super tepat yang bisa menjadi standar waktu di masa depan," demikian pernyataan panitia nobel di situs webnya, Selasa kemarin.

Komputer kuantum adalah teknologi yang kini masih menjadi mimpi namun akan jadi revolusi di abad ini. Sementara jam atomik 10 kali lipat lebih baik dari jam saat ini, sangat tepat hingga diumpamakan hanya akan mati 5 detik sepanjang 13,7 miliar sejak Big Bang.

Dari Khayalan jadi Kenyataan

Lalu, apa sebenarnya penelitian Haroche dan Wineland? Panitia nobel menyebutkan bahwa riset keduanya terkait dengan pengembangan metode untuk mengukur, mengontrol dan memanipulasi partikel kuantum tunggal.

Selama ini, partikel kuantum tunggal sulit diamati secara langsung karena karakteristik kuantumnya akan rusak begitu berinteraksi dengan dunia luar. Ilmuwan cuma bisa menggambarkan lewat "eksperimen khayalan".

"Eksperimen khayalan" tersebut dideskripsikan oleh  Erwin Schrödinger, dikenal sebagai Kucing Schrödinger. Ia mengibaratkan partikel kuantum layaknya kucing dalam kotak tertutup dengan satu botol berisi racun sianida yang dapat membunuh.

Dalam fisika kuantum, dikenal kondisi superposisi, dimana suatu partikel punya kemungkinan untuk berada di dua kondisi sekaligus. Kondisi superposisi ini sangat sensitif sehingga kontak dengan lingkungan akan merusaknya.

Berdasarkan hal itu, racun sianida dalam kotak bisa ada dalam dua kondisi, meluruh atau tidak. Kucing pun demikian, dapat berada dalam kondisi hidup ataupun mati karena efek radioaktif sianida.

Untuk mengetahui kondisi kucing sebenarnya, sekilas mudah saja, dengan membuka kotak. Tapi menurut fisika kuantum, membuka kotak untuk mengetahui kondisi kucing tak mungkin dilakukan sebab akan merusak superposisi. Demikianlah kira-kira kesulitan pengamatan partikel kuantum.

Panitia nobel mengungkapkan bahwa Haroche dan Wineland membuat terobosan sebab "Haroche dan Wineland menjebak partikel kuantum dan meletakkannya seperti dalam kondisi superposisi kucing." Sesuatu yang awalnya hanya dalam khayalan bisa dibuktikan dalam kenyataan.

Dua Metode Berbeda

Untuk membuktikan kondisi superposisi, mengukur serta memanipulasi partikel kuantum, Haroche dan Wineland melakukan dua metode yang berbeda. Kedua metode yang dipilih berlawanan tetapi tetap punya kaitan.

Dalam eksperimennya, Wineland menjebak ion Berrylium dengan medan listrik. Partikel bermuatan itu diisolasi dari panas dan radiasi di lingkungannya. Caranya, dengan melakukan eksperimen di ruang vakum pada suhu yang sangat rendah.

Salah satu rahasia dalam penelitian Wineland adalah penggunaan laser untuk menciptakan pulsa laser. Laser membantu menempatkan ion pada energi terendahnya sehingga memudahkan peneliti mengobservasi perilakunya. Laser juga membantu menempatkan ion pada kondisi superposisi.

Dengan laser, sebagai salah satu contoh, ion bisa ditempatkan di antara dua level energi, dengan peluang bisa berakhir di level energi rendah ataupun tinggi. Dalam kondisi itu superposisi energi suatu partikel bisa dipelajari.

Sementara itu, Haroche melakukan metode berbeda dengan cara mengobservasi cahaya yang dijebak. Cahaya diisolasi dengan dua cermin berbahan superkonduktor. Percobaan juga dilakukan di suhu hampir nol mutlak (-273 derajat Celsius).

Cermin superkonduktor memiliki kemampuan memantulkan yang luar biasa. Cahaya bisa dipantulkan di ruang antar cermin yang hanya sekitar 3 cm selama hampir sepersepuluh detik sebelum diserap.

Berkebalikan dengan Wineland yang memanipulasi ion dengan foton, Haroche memanipulasi foton dengan ion. Wineland mengirimkan atom Rydberg ke ruang antara dua cermin sedemikian sehingga perilaku foton bisa dimanipulasi.

Interaksi antara atom dan foton mengubah fase kuantum atom. Jika atom diibaratkan sebuah gelombang, puncak dan lembahnya bergantian. Saat atom meninggalkan ruang antar cermin, foton di dalamnya bisa dilihat ada tidaknya. Jika tak ada foton, maka tak ada pergantian fase.

Dasar Teknologi Komputer Kuantum

Aplikasi dari isolasi ion merupakan dasar dari penciptaan komputer kuantum. Unit dasar komputer saat ini adalah bit, masih berbasis pada kode biner. Bit hanya dapat bernilai 1 atau 0.

Dalam kuantum komputer, unit dasarnya adalah bit kuantum (qubit). Qubit layaknya kucing Schrödinger. Qubit bisa bernilai 1 atau 0 sekaligus. Dengan prinsip ini, komputer masa depan mampu menampung dan memroses lebih banyak data sehingga lebih cepat.

Panitia nobel menyatakan bahwa komputer kuantum akan menjadi keseharian manusia dalam abad 21 ini, menjadi sebuah revolusi, sebagaimana komputer kasik menjadi revolusi di abad 20 lalu.

Isolasi ion juga mendasari teknologi jam atom masa depan. Jam saat ini berbasis atom sesium. Sementara, jam atom masa depan berbasis cahaya tampak, sehingga sering juga disebut jam optik. Jam optik akan jauh lebih tepat dari jam saat ini.

Dengan adanya jam optik, variasi gravitas dan perjalanan waktu bisa diukur. Semakin besar gravitasi, semakin lambat berjalannya waktu. Hal ini mungkin akan bermanfaat bagi pengembangan GPS yang selama ini didasarkan pada sinyal satelit dengan waktu yang secara rutin dikalibrasi.

Riset Haroche dan Wineland menjadi babak pertama pengembangan komputer kuantum dimana dasar pengetahuan ditegakkan. Riset ini mungkin seperti penemuan struktur DNA oleh watson dan Crick yang kemudian menjadi dasar dari rekayasa genetika.

Sumber :

Nobel Prize

Editor :Yunanto Wiji Utomo | Rabu, 10 Oktober 2012

http://sains.kompas.com/read/2012/10/10/10505389/Babak.Pertama.Pengembangan.Komputer.Kuantum

SEMIKONDUKTOR

“SEMIKONDUKTOR”

A.    PENDAHULUAN

Zat atau bahan yang ada disekitar kita memiliki sifat dan karaketristik yang berbeda-beda. Salah satunya adalah sifat yang berhubungan dengan daya hantar (konduktivitas)  kelistrikan. Berdasarkan daya hantar kelistrikannya, zat padat  dibedakan menjadi konduktor, isolator, dan semikonduktor.

1.      Konduktor adalah bahan yang dapat dengan mudah menghantarkan arus listrik sehingga konduktor. Pada konduktor yang baik, jumlah elektron-elektron bebas, yaitu elektron-elektron yang terletak pada lintasan yang paling luar jumlahnya banyak dan bebas bergerak, misalkan pada bahan tembaga, setiap atom tembaga menyumbangkan 1 elektron bebas. Tembaga sebagai zat yang memiliki nomor atom 29, mempunyai satu elektron bebas pada kulit terluarnya. Elektron ini yang bertugas untuk menghantarkan listrik ketika penghantar tersebut

2.      Isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Hampir seluruh bahan non logam adalah isolator. Contoh isolator adalah asbes, kayu kering, gelas, plastik, karet dll. Dalam bahan isolator , elektron-elektron tidak bebas bergerak . Hal ini karena setiap atom dari bahan isolator terikat dengan kuat. Pada isolator, setiap muatan elektron dipegang erat oleh inti atomnya, sehingga pada suhu ruangan/normal tidak mungkin adanya pengaliran arus listrik.

3.      Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan konduktor. Contoh semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon (Si), germanium (Ge), dan gallium arsenide.

Bahan yang termasuk ke dalam semikonduktor banyak dimanfaatkan dalam komponen dasar aktif elektronika seperti dioda, transistor, dan IC (Integreted Circuit). Semikonduktor banyak dimanfaatkan karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron). Sedikit penjelasan tentang semikonduktor akan dibahas pada pembahasan di bawah ini.

B.     SEMIKONDUKTOR

1.      Pengertian Semikonduktor

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.

Perangkat Elektronik Semikonduktor
Sumber: http://ronalys.blogspot.com/2010/08/samsung-bakal-salip-intel-di-bisnis.html

2.      Struktur Atom Bahan Semikonduktor

Elekrtron valensi dari atom –atom zat padat konduktor yang terletak paling luar dan jauh dari inti ikatannya tidak terlalu kuat, sehingga saat diberi sedikit gangguan energy electron itu bisa bebas bergerak atau berpindah-pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya. Jika diberi tegangan potensial listrik, elektron-elektron tersebut dengan mudah berpindah ke arah potensial yang sama. Fenomena ini dapat dinamakan sebagai arus listrik. Pada bahan isolator,  atomnya memiliki elektron valensi penuh sebanyak 8 buah, sehingga  dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron-elektron ini. Sedangkan, semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih dari 1 dan kurang dari 8. Bahan semikonduktor yang paling baik adalah yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.

Struktur atom dengan model Bohr dari bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah silikon dan germanium.

Struktur Atom Semikonduktor
Sumber: http://gemar-elektronika.com/tutorial/1-transistor.html?start=1

FISIKA STATISTIK PERSAMAAN MAXWELL-BOLTZMAN

FISIKA STATISTIK

PERSAMAAN STEFAN-BOLTZMAN

A.    PENDAHULUAN

Selama berabad-abad, para ilmuwan Fisika klasik menganggap bahwa semua fenomena di alam dapat dijelaskan dengan mekanika Newton dan teori Gelombang Elektromagnetik dari Maxwell. Namun, ada beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan oleh fisika klasik, diantaranya tentang radiasi benda hitam.

Fenomena radiasi benda hitam mendorong para ilmuwan untuk mempelajarinya. Salah satu karakteristik radiasi benda hitam yang dipelajari oleh para ilmuwan adalah tentang bagaimana menemukan persamaan yang dapat digunakan untuk memprediksi atau menentukan intensitas radiasi pada panjang gelombang tertentu dari sebuah benda yang memancarkan radiasi pada suhu tertentu.

Dari sekian banyak  ilmuwan yang mempelajari tentang radiasi adalah Joseph Stefan (1879) dan Ludwig Boltzman (1884). Kedua ilmuwan ini berhasil menemukan hubungan antara intensitas total dan daya yang dipancarkan suatu benda hitam dengan suhu dari benda tersebut.

B.     PERSAMAAN STEFAN-BOLTZMAN

1.      Persamaan Stefan-Boltzman tentang Radiasi Benda Hitam

Dalam mempelajari karakteristik dari radiasi benda hitam, Joseph Stefan pada tahun 1879 menemukan hubungan antara intensitas dengan suhu benda yang memancarkan radiasi. Stefan menemukan bahwa: “daya total per satuan luasyang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas  (I_total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya”.

  Selanjutnya, lima tahun setelahnya, sekitar tahun 1884. Ludwig Boltzman menurunkan kembali persamaan Stefan dengan analisis termodinamika dan teori gelombang elektromagnetik. Hasil yang diperoleh ini selanjutnya dikenal sebagai  hukum Stefan-Boltzman yang berbunyi:

“ energy yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda dalam bentuk radiasi kalor persatuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu “.

Jika luas seluruh permukaan benda diketahui, energi per satuan waktu atau daya yang dipancarkan oleh benda tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut.

P = I A = e s T⁴ A

Dengan: P adalah daya (satuannya Watt), e adalah koefisien emisivitas bahan, nilainya antara 0-1 ( 1 untuk benda hitam sempurna), sadalah konstanta Stefan-Boltzman nilainya s=5,67 x 10^-8 W m^-2 K^-4,A adalahluaspermukaanbendadengansatuanm².

2.      Persamaan Stefan-BoltzmantentangEnergiRadiasi

Energy total yang dipancarkan oleh benda hitam dapat dihitung dengan mengintegralkan persamaan energi radiasi fungsi panjang gelombang dari panjang gelombang nol sampai tak berhingga, yaitu

ipancarkan juga menuju tak berhingga. intensitas ak berhingga. hanya erbesar. p

misalkan  y = hc/ λkTsehingga

Dengansyaratbatasberlaku y, saat λ = 0 maka y = ~ dansaat λ = ~ maka y = 0. Sehingga

         

𝑇

                                                                              

Persamaan diatas merupakan kerapatan energy foton di dalam kotak.Hubungan antara kerapatan energy yang diradiasi dengan energy foton dalam kotak adalah

   

Persamaan ini sangat mirip dengan persamaan Stefan-Boltzmantentang energy yang diradiasikan benda hitam, yaitu

Dengan konstanta Stefan-Boltzman.  Dan untuk benda hitam e=1, sehingga dari kesamaan diperoleh:

                                              

Dengan menggunakan aturan matematika kita hitung suku integral:

Bilakitamasukkannilai

·         k = 1,38 x 10^-23J/K

·         h = 6,625 x  10^-34Js

·         c = 3 x 10⁸ m/s

didapatnilaikonstanta Stefan-Boltzman

Sehingga di peroleh:

Jadibesarnya energy radiasipadabendahitamadalah

Dengan

C.    KESIMPULAN

·      Joseph Stefan pada tahun 1879 menemukan hubungan antara intensitas dengan suhu benda yang memancarkan radiasi. Stefan menemukan bahwa: “daya total per satuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas  (I_total) adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya”.

·      Ludwig Boltzman menurunkan kembali persamaan Stefan dengan analisis termodinamika dan teori gelombang elektromagnetik. Hasil yang diperoleh ini selanjutnya dikenal sebagai  hukum Stefan-Boltzman yang berbunyi:“ energy yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda dalam bentuk radiasi kalor persatuan waktu sebanding dengan luas permukaan dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan itu “.

I  = e.σ.T⁴

P = e s T⁴ A

Dengansadalahkonstanta Stefan-Boltzman yang nilainya:

DAFTAR PUSTAKA

Efrizon, Umar. 2007. Fisika dan Kecakapan Hidup. Jakarta: Ganeca Exacta.

Hallyday, David.1977. Fisika Jilid 2 (Terjemahan Pantur Silaban). Jakarta: Erlangga.

Kangenan, Marthen. 2007. Fisika Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Sinaga, Parlindunngan. 2011. Diktat Perkuliahan Fisika Modern. Bandung: Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.

Sutopo.2004.Pengantar FisikaKuantum.IMSTEP : JICA