Anomali dalam Hukum Gravitasi

Peristiwanya terjadi pada tahun 1980 saat John Anderson bertanya-tanya apakah ada yang salah dengan hukum gravitasi?

Laboratorium Propulsi mesin jet tempat fisikawan ini bekerja telah mempelajari data dari dua pesawat angkasa Pioneer 10 dan 11 yang telah menerbangi tata surya selama sepuluh tahun.

Pesawat yang seharusnya terbang dengan kecepatan tetap 40.000 kilometer per jam ke ujung tata surya ini malah melambat. Walaupun sudah memperhitungkan kemungkinan gravitasi dari matahari dan planet yang dilalui tetap saja tidak ada jawabannya.

Bagaimana mungkin?

Saat itu Anderson berpikir penjelasannya mudah saja. Mungkin ada kerusakan pada pesawat atau perhitungannya yang salah.

Anderson yang pemalu dan jarang berbicara tentu saja tidak mungkin mengadakan konfrensi pers yang menyatakan bahwa pesawat angkasa Amerika tidak menuruti hukum fisika.

Anderson yang kini telah berumur 70 tahun hanya bergumam "Mungkin ada sesuatu yang belum saya pahami terjadi".

Selama bertahun-tahun

Walaupun sendirian dan banyak kritik yang bahkan mempertanyakan kemampuan matematikanya, 20 tahun kemudian penelitian Anderson membuahkan hasil.

Pada bulan Oktober, Badan Antariksa Eropa merekomendasikan misi khusus ke luar angkasa untuk mencoba apakah penemuan Anderson mungkin dapat membuat buku-buku teks fisika ditulis ulang. Sejumlah ilmuwan bahkan berspekulasi kalau "Anomali pesawat Pioneer" dapat menyibak misteri seperti keberadaan "dark matter" ataupun keberadaan kekuatan antar dimensi yang dikemukakan oleh teori "string".

Tetapi kepada publik kami memilih untuk tidak membesar-besarkan hal ini dahulu, kata Slava G. Turyshev, mantan ilmuwan Rusia yang ikut meneliti anomali ini.

Yah apapun yang terjadi Anderson telah memasukkan namanya kedalam sejarah.

Gravitasi adalah salah satu kekuatan alam yang sangat banyak dipelajari. Adalah Newton yang pada abad ke-17 mengatakan bahwa setiap benda di alam semesta saling tarik menarik secara proporsional.

Einsten pada tahun 1915 menyempurnakan teori ini dengan mengatakan bahwa benda-benda yang lebih kecil ditarik oleh benda-benda yang lebih besar dengan pengandaian pada trampolin untuk melompat dengan bola boling.

"Saya mulai mengamati adanya anomali percepatan saat pesawat mendekati Matahari", kata Anderson yang berarti pesawat ini melambat.

Anomalinya kecil saja, hanya 8x10 -8 cm/s2 tetapi apabila dikonversi untuk perjalanan setahun menjadi 12.800 kilometer, sebuah kesalahan kecil untuk pesawat yang mampu menempuh perjalanan sejauh 350 juta kilometer itu. Oh ya, anomalinya sepersepuluh milyar lebih lemah dari gravitasi Bumi.

Kini setelah 20 tahun pesawat ini meluncur, kesalahannya sudah mencapai 400.000 kilometer yang berarti sejarak Bumi ke Bulan.

Saat pertama kalinya fenomena ini teramati, Anderson mengira bahwa radiasi dan hawa panas Matahari-lah penyebabnya, atau mungkin juga kesalahan mekanis di pesawat. Tertuduh utama adalah kebocoran gas yang diikuti oleh pelepasan energi dari generator. Tetapi sepertinya tidak mungkin.

"Dia masih menggaruk kepalanya" saat pertemuan di Los Alamos tahun 1994 saat pembicara, Michael Martin Nieto bertanya pada acara update fisika tahunan, "Apakah ada lagi yang mau menambahkan?"

"Yah, saya ada masalah dengan pesawat Pioneer", kata Anderson.

"Saya hampir jatuh dari kursi", kata Nieto.

Saat itulah Anomali pesawat Pioneer diperdengarkan dan ikut menarik beberapa ilmuwan muda untuk menelitinya.

Pesawat Pioneer 10 terakhir kalinya mengontak Bumi pada Januari 2003.

Read More

Sejarah Perkembangan Ilmu Fisika

Nah para sahabat fisika ingin tahu bagaimana sejarah perkembangan ilmu fisika itu? Kalau dicari asal-usulnya ternyata menarik juga lho. Bahkan sistem kalender sampai mesin mobil yang kawan-kawan sering temui dalam kehidupan sehari-hari ternyata para ilmuwan fisika yang menemukannya.

Menurut Richtmeyer, sejarah perkembangan ilmu fisika dibagi dalam empat periode yaitu:

• Periode Pertama,

Dimulai dari zaman prasejarah sampai tahun 1550 an. Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk membuat perumusan empirik. Dalam periode pertama ini belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :

2400000 SM - 599 SM: Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan 1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).

600 SM – 530 M: Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang sain fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.

530 M – 1450 M: Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus. Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sain Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara terus menerus; kemagnetan berkembang ; Eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang (Alchemy).

1450 M- 1550: Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang sistematis

• Periode Kedua

Dimulai dari tahun 1550an sampai tahun 1800an. Pada periode kedua ini mulai dikembangkan metoda penelitian yang sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metoda saintifik dalam penelitian. Hasil-hasil yang didapatkan antara lain:

Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.
Newton: meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai.
Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli, Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut, Persamaan Lagrange.
Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.
Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.
Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dan Hukum Coulomb.

• Periode Ketiga

Dimulai dari tahun 1800an sampai 1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini Fisika berkembang dengan pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang, yang masih terpakai sampai saat ini.

Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika.
Dalam Fisika Panas diformulasikan Hukum-hukum termodinamika, teori kinetik gas, penjalaran panas dan lain-lain.
Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan lain-lain.
Dalam Gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi, difraksi dan lain-lain.

• Periode Keempat

Dimulai dari tahun 1890an sampai sekarang. Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. Dalam periode ini dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau/dan yang berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).

Teori Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan energi E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi partikel.
Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli , Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.

Read More

Penemuan-Penemuan Hebat Dalam Bidang Fisika

Jika kita urutkan berdasarkan tahun penemuan para ilmuwan dahulu dalam menemukan hukum-hukum alam, mulai dari penemuan oleh Galileo hingga terungkapnya empat gaya fundamental alam. Tak perlu menunggu lama, mari kita langsung melihatnya:

1. Hukum Falling Bodies (1604). Galileo Galilei menjungkirbalikkan hampir 2.000 tahun Aristoteles keyakinan bahwa benda lebih berat jatuh lebih cepat daripada yang lebih ringan dengan membuktikan bahwa semua benda jatuh dengan kecepatan yang sama.
2. Universal Gravitation (1666). Isaac Newton sampai pada kesimpulan bahwa semua benda di alam semesta, dari apel ke planet, mengerahkan gaya tarik gravitasi satu sama lain.
3. Laws of Motion (1687). Isaac Newton perubahan pemahaman kita tentang alam semesta dengan merumuskan tiga hukum untuk menjelaskan gerakan benda. 1) Sebuah benda yang bergerak tetap bergerak, kecuali jika gaya eksternal diberikan kepadanya. 2) Hubungan antara massa sebuah benda (m), percepatan (a) dan diterapkan gaya (F) adalah F = ma. 3) Untuk setiap aksi ada reaksi sama dan berlawanan.
4. Hukum Kedua Termodinamika (1824 - 1850). Ilmuwan yang bekerja untuk meningkatkan efisiensi mesin uap mengembangkan pemahaman tentang konversi panas menjadi kerja. Mereka belajar bahwa aliran panas dari yang lebih tinggi ke temperatur yang lebih rendah adalah apa yang mendorong sebuah mesin uap, menyerupakan proses aliran air yang mengubah roda penggilingan. Pekerjaan mereka mengarah pada tiga prinsip: panas mengalir secara spontan dari panas ke dingin tubuh; panas tidak bisa sepenuhnya dikonversi menjadi bentuk lain energi; dan sistem menjadi lebih teratur dari waktu ke waktu.
5. Elektromagnetisme (1807 - 1873). Percobaan perintis mengungkap hubungan antara listrik dan magnet dan mengarah pada satu set persamaan yang menyatakan hukum dasar yang mengatur mereka. Salah satu hasil hasil eksperimen secara tak terduga dalam kelas. Pada 1820, fisikawan Denmark Hans Christian Oersted sedang berbicara kepada siswa tentang kemungkinan bahwa listrik dan magnet saling berhubungan. Selama kuliah, sebuah eksperimen menunjukkan kebenaran teori-nya di depan seluruh kelas.
6. Relativitas Khusus (1905). Albert Einstein menggulingkan asumsi-asumsi dasar tentang waktu dan ruang dengan menjelaskan bagaimana jam berdetak lebih lambat dan jarak muncul untuk meregangkan sebagai objek mendekati kecepatan cahaya.
7. E = mc ^ 2 (1905). Atau energi adalah sama dengan massa kali kecepatan cahaya kuadrat. Albert Einstein rumus terkenal membuktikan bahwa massa dan energi adalah manifestasi yang berbeda dari hal yang sama, dan bahwa jumlah yang sangat kecil massa dapat dikonversi menjadi jumlah yang sangat besar energi. Salah satu implikasi mendalam penemuan adalah bahwa tidak ada objek dengan massa yang bisa pergi lebih cepat daripada kecepatan cahaya.
8. The Quantum Leap (1900 - 1935). Untuk menggambarkan perilaku partikel-partikel subatomik, satu set hukum-hukum alam yang dikembangkan oleh Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg dan Erwin Schrödinger. Sebuah lompatan kuantum didefinisikan sebagai perubahan dari sebuah elektron dalam sebuah atom dari satu keadaan energi yang lain. Perubahan ini terjadi sekaligus, tidak secara bertahap.
9. The Nature of Light (1704 - 1905). Pemikiran dan eksperimentasi oleh Isaac Newton, Thomas Young dan Albert Einstein mengarah pada pemahaman tentang apa cahaya, bagaimana berperilaku, dan bagaimana ditularkan. Menggunakan prisma Newton untuk memecah cahaya putih menjadi warna dan konstituennya prisma lain untuk mencampur warna dalam cahaya putih, membuktikan bahwa cahaya berwarna putih dicampur bersama-sama membuat cahaya. Young menetapkan bahwa cahaya adalah gelombang dan menentukan panjang gelombang warna. Akhirnya, Einstein mengakui bahwa cahaya selalu bergerak pada kecepatan konstan, tidak peduli kecepatan pengukur.
10. Neutron (1935). James Chadwick menemukan neutron, yang, bersama-sama dengan proton dan elektron terdiri dari atom. Temuan ini secara dramatis mengubah model atom dan mempercepat penemuan dalam fisika atom.
11. Superkonduktor (1911 - 1986). Penemuan yang tidak terduga bahwa beberapa material tidak memiliki perlawanan terhadap aliran listrik janji untuk merevolusi industri dan teknologi. Superkonduktivitas terjadi dalam berbagai material, termasuk unsur sederhana seperti timah dan alumunium, berbagai logam paduan dan senyawa keramik tertentu.
12. Quark (1962). Murray Gell-Mann mengusulkan keberadaan partikel dasar yang menggabungkan komposit membentuk objek seperti proton dan neutron. Proton dan neutron masing-masing mengandung tiga quark.
13. Nuclear Forces (1666 - 1957). Penemuan kekuatan dasar di tempat kerja pada tingkat subatomik menimbulkan kesadaran bahwa semua interaksi di alam semesta adalah hasil dari empat gaya fundamental alam - yang kuat dan gaya nuklir lemah, gaya elektromagnetik dan gravitasi.

Read More

Fisika Atom

Fisika atom adalah fisika "hull" elektron atom.

Orang awam biasanya menghubungkan istilah fisika atom dengan tenaga nuklir dan bom nuklir, dikarenkan penggunaan sinonim dari kata atom dan nuklir dalam standar Inggris. Namun, fisikawan membedakan antara fisika atom (berhadapan dengan efek hull elektron dan spin keseluruhan nukleus dan muatan listrik) dan fisika nuklir (berhadapan dengan gaya dalam nukleus atom dan reaksi yang mengubah, menyatukan atau memisahkan mereka).

Awal dari fisika atom ditandai dengan penemuan dan penelitian garis spektral. Hal ini menggambarkan garis yang jelas dalam spektrum panas dan cahaya.

Penelitian dari garis-garis ini menuju ke model atom Bohr dan sampai ke pengertian kita sekarang tentang hull elektron atom seperti dijelaskan oleh model atom orbital yang merupakan dasar dari seluruh pemahaman kimia. Kesimpulan ini tidak secara langsung, tetapi merupakan hasil dari riset lebih dari satu abad, yang telah sukses dalam menaruh kimia sebagai suatu dasar dan juga memberikan banyak aplikasi baru.

Read More

Mekanika Kuantum

Mekanika kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir. Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum dan fisika kuantum umumnya, yang, bersama relativitas umum, merupakan salah satu pilar fisika modern. Dasar dari mekanika kuantum adalah bahwa energi itu tidak kontinyu, tapi diskrit -- berupa 'paket' atau 'kuanta'. Konsep ini cukup revolusioner, karena bertentangan dengan fisika klasik yang berasumsi bahwa energi itu berkesinambungan.

Sejarah

Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada tahun 1905, Albert Einsteinmenjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913,Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Brogliememberikan teorinya tentang gelombang benda.

Teori-teori di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal: tidak ada penjelasan jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama.

Frase "Fisika kuantum" pertama kali digunakan oleh Johnston dalam tulisannya Planck's Universe in Light of Modern Physics (Alam Planck dalam cahaya Fisika Modern).

Mekanika kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua pendekatan tersebut sama.

Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Diracmenggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka penggunaan teori operator, termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun 1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika kuantum sebagai teori operator.

Bidang kimia kuantum dibuka oleh Walter Heitler dan Fritz London, yang mempublikasikan penelitian ikatan kovalen dari molekul hidrogen pada tahun 1927. Kimia kuantum beberapa kali dikembangkan oleh pekerja dalam jumlah besar, termasuk kimiawan Amerika Linus Pauling.

Berawal pada 1927, percobaan dimulai untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar partikel satuan, yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan. Bidang riset area ini dikembangkan dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh Richard Feynman,Freeman Dyson, Julian Schwinger, dan Tomonaga Shin'ichirō pada tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron, dan Medan elektromagnetik, dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum berikutnya.

Interpretasi banyak dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956.

Teori Kromodinamika kuantum diformulasikan pada awal 1960an. Teori yang kita kenal sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975. Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain. Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi satu gaya lemah elektro.

Eksperimen Penemu

• Eksperimen celah-ganda Thomas Young membuktikan sifat gelombang dari cahaya. (sekitar 1805)
• Henri Becquerel menemukan radioaktivitas (1896)
• Joseph John Thomson - eksperimen tabung sinar kathoda (menemukan elektron dan muatan negatifnya) (1897)
• Penelitian radiasi benda hitam antara 1850 dan 1900, yang tidak dapat dijelaskan tanpa konsep kuantum.
• Robert Millikan - eksperimen tetesan oli, membuktikan bahwa muatan listrik terjadi dalam kuanta (seluruh unit), (1909)
• Ernest Rutherford - eksperimen lembaran emas menggagalkan model puding plum atom yang menyarankan bahwa muatan positif dan masa atom tersebar dengan rata. (1911)
• Otto Stern dan Walter Gerlach melakukan eksperimen Stern-Gerlach, yang menunjukkan sifat kuantisasi partikel spin (1920)
• Clyde L. Cowan dan Frederick Reines meyakinkan keberadaan neutrino dalam eksperimen neutrino (1955)

Bukti dari mekanika kuantum

Mekanika kuantum sangat berguna untuk menjelaskan perilaku atom dan partikel subatomik seperti proton, neutron dan elektron yang tidak mematuhi hukum-hukum fisika klasik. Atombiasanya digambarkan sebagai sebuah sistem di mana elektron (yang bermuatan listrik negatif) beredar seputar nukleus atom (yang bermuatan listrik positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi (misalnya dari n=2 atau kulit atom ke-2 ) ke tingkat energi yang lebih rendah (misalnya n=1 atau kulit atom tingkat ke-1), energi berupa sebuah partikel cahaya yang disebut foton, dilepaskan. Energi yang dilepaskan dapat dirumuskan sbb:

keterangan:

•  adalah energi (J)
•  adalah tetapan Planck,  (Js), dan
•  adalah frekuensi dari cahaya (Hz)

Dalam spektrometer massa, telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang di-ionisasi tidak kontinyu, hanya pada frekuensi/panjang gelombang tertentu garis-garis spektrum dapat dilihat. Ini adalah salah satu bukti dari teori mekanika kuantum.

Densitas kebolehjadian dari fungsi gelombang
sebuah elektron atom hidrogen dalam mekanika kwantum

sumber: id.wikipedia

Read More

Fisika Plasma

Fisika plasma adalah salah satu bidang dari fisika yang mempelajari gas terionisasi yang dikenal sebagai plasma.Dalam fisika dan kimia, plasma (juga disebut gas terionisasi karena terbentuk dari benda bersifat gas yang terionisasi oleh panas) adalah keadaan benda fase-gas berenergi, yang sering disebut sebagai "keadaan benda keempat", yang beberapa atau semua elektron di orbit atom terluar telah terpisah dari atom atau molekul. Hasilnya adalah sebuah koleksi ion dan elektron yang tidak lagi terikat satu sama lain. Karena partikel-partikel ini terionisasi (bermuatan), gas ini bertingkah laku lain dari gas biasa, contohnya, kehadiran medan elektromagnetik. Keadaan benda ini pertama kali diidentifikasi oleh Sir William Crookes pada 1879, dan disebut "plasma" oleh Irving Langmuir pada 1928.

Perlakuan "fluid" biasa datang dari kombinasi persamaan Navier Stokes dinamika fluid dan persamaan MaxwellElektromagnetisme. Hasil dari himpunan persamaan ini, dengan perkiraan yang tepat, disebut Magnetohidrodinamika (atau MHD pendeknya).

Fisika plasma sangat penting dalam astrofisika. Banyak objek-objek astronomi, termasuk bintang, piringan accretion, nebula, dan interstellar medium, terdiri dari plasma. Ia juga penting dalam ilmu aerodinamika seperti hipersonik, karena pada kecepatan hipersonik, interaksi dari gelombang kejut (shockwave) dan lapisan batasan menciptakan panas yang mengionisasi udara di sekitar badan pesawat tersebut. Ini terjadi, contohnya, pada saat pesawat ulang-alik masuk kembali ke atmosfir bumi. Fisika plasma juga digunakan dalam mempelajari fusi nuklir karena banyak reaksi fusi terjadi dalam plasma.Plasma dapat pula digunakan pada TV Plasma dan lampu neon

sumber: id.wikipedia 

Read More

Fenomena Siklus Matahari

MATAHARI dalam perjalanan evolusinya sebagai sebuah bintang menunjukkan sifat-sifat dinamis, baik di lapisan luar (fotosfer, kromosfer, korona) maupun lapisan dalam. Salah satu keajaiban perilaku evolusi matahari adalah fenomena siklus aktivitas 11 tahun.

Siklus merupakan perulangan peristiwa yang biasa terjadi di alam. Siang berganti malam, akibat rotasi bumi pada porosnya. Musim silih berganti akibat kemiringan poros rotasi bumi terhadap bidang orbitnya mengitari matahari (ekuator bumi membentuk sudut 23,5 derajat terhadap bidang ekliptika). Dan matahari ternyata juga memiliki siklus aktivitas.

Berbagai perioda siklus matahari telah diidentifikasi, baik dalam jangka puluhan maupun ratusan tahun. Salah satu yang mudah diamati adalah siklus aktivitas 11 tahun. Fenomena ini bahkan sudah diketahui oleh para pengamat matahari sejak abad ke-17, mengingat metoda yang digunakan sangatlah sederhana, yaitu menghitung jumlah bintik secara rutin setiap hari.

Adalah seorang Galileo Galilei yang membuat terobosan besar dalam sejarah pengamatan astronomi. Setelah merampungkan teleskop buatan sendiri tahun 1610, salah satu benda langit yang menjadi sasaran adalah matahari. Ia takjub lantaran permukaan matahari dihiasi bintik-bintik hitam secara acak dan berkelompok. Bila diamati dari hari ke hari ternyata jumlah bintik dalam suatu kelompok berubah, demikian pula jumlah kelompok bintik secara keseluruhan.

Sayangnya, Galileo tidak melakukan observasi setiap hari dalam kurun waktu panjang. Karena itu ia bukanlah penemu salah satu misteri akbar yang menjadi bagian dari evolusi Matahari, yaitu pemunculan bintik mengikuti suatu pola tertentu atau siklus. Entah secara kebetulan, dalam kurun waktu tahun 1645 - 1715, pemunculan bintik sangat sedikit. Rentang waktu matahari dalam kondisi 'tidak aktif' ini disebut sebagai Mauder Minimum. Hal ini pula yang mungkin menyebabkan fenomena siklus aktivitas matahari tidak diketahui sebelum tahun 1715.

Satu hal yang menarik, aktivitas matahari minimum itu ternyata menyebabkan suhu seluruh muka bumi sangat dingin sepanjang tahun. Sungai di kawasan lintang rendah yang biasanya tidak membeku pun jadi beku, dan salju menutupi di berbagai belahan dunia. Tak berlebihan bila masa itu disebut Little Ice Age. Ada bukti-bukti abad es ini pernah terjadi jauh di masa lampau. Akankah bumi mengalami abad es kembali di masa yang akan datang? Pemahaman perilaku siklus matahari diharapkan dapat menjawab teka-teki ini.

Siklus Matahari

Pengamatan matahari secara sistematis mulai dilakukan di Observatorium Zurich tahun 1749, atau lebih dari seabad setelah pengamatan Galileo. Selama berpuluh-puluh tahun observatorium ini menjadi pelopor dalam pengamatan Matahari. Dari ketekunan dan jerih payah selama puluhan tahun ini, akhirnya terungkap pemunculan bintik mengikuti suatu siklus dengan perioda sekira 11 tahun.

Meski fenomena itu sudah diketahui ratusan tahun silam, perilaku atau sifat-sifat siklus aktivitas matahari 11 tahun masih merupakan topik penelitian yang relevan dilakukan oleh para peneliti pada saat ini. Entah dalam upaya untuk memahami fisika matahari maupun mengaji pengaruhnya bagi lingkungan tata surya. Khususnya, pengaruh aktivitas itu terhadap lingkungan bumi, yang lebih pupuler dengan sebutan cuaca antariksa (space weather).

Satu abad kemudian, yaitu tahun 1849, observatorium lainnya (Royal Greenwich Observatory, Inggris) memulai pengamatan Matahari secara rutin. Dengan demikian, data dari kedua observatorium tersebut saling melengkapi. Ada kalanya sebuah observatorium tidak mungkin melakukan pengamatan karena kondisi cuaca ataupun teleskop dalam perawatan.

Siklus 11 tahun aktivitas matahari merupakan suatu keajaiban alam. Bagaimana sebenarnya proses pembangkitan siklus 11 tahun itu, hingga kini masih menjadi topik penelitian menarik bagi para ahli. Dari berbagai studi yang telah dilakukan, terungkap pembangkitan siklus itu berkaitan dengan proses internal matahari. Terjadi pada suatu lapisan di bawah fotosfer yang disebut lapisan konvektif.

Lapisan konvektif mempunyai ketebalan sekira 30 dari jari-jari matahari. Namun, lapisan ini memunyai peranan penting dalam proses penjalaran energi yang dibangkitkan oleh inti matahari sebelum dipancarkan keluar dari fotosfer. Di antara inti dan lapisan konvektif terdapat lapisan radiatif.

Satu-satunya teori yang bisa menjelaskan fenomena siklus 11 tahun secara tepat adalah teori "Dinamo Matahari" (Solar Dynamo). Seorang pakar bidang ini, Prof. Hirokazu Yoshimura dari Departemen Astronomi, Universitas Tokyo, telah melakukan studi intensif proses dinamo matahari melalui simulasi 3D menggunakan komputer. Begitu ketatnya menjaga kerahasiaan penelitian yang tengah dilakukan, laboratorium tempat ia bekerja senantiasa tertutup rapat. Salah seorang staf Matahari Watukosek-LAPAN, Maspul Aini Kambry, boleh jadi satu-satunya orang Indonesia yang sering berdiskusi di dalam laboratoriumnya ketika ia mengambil program doktor.

Melalui kerja sama penelitian, mereka berhasil membuktikan adanya siklus 55 tahun (55 years grand cycle) berdasarkan hasil simulasi dinamo matahari, yang dikonfirmasi melalui analisis observasi bintik menggunakan data dari National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Penemuan yang dituangkan dalam tesis doktor M.A. Kambry, sempat diekspos salah satu koran terkemuka Jepang, Yomiuri Shimbun, setelah dipresentasikan dalam suatu simposium astronomi (tenmon gakkai) di Jepang, 13 tahun silam

Read More

Cahaya Bisa Menghasilkan Daya Angkat

Para ilmuwan menciptakan foil cahaya yang dapat mendorong obyek-obyek kecil ke samping.



Cahaya difungsikan untuk menghasilkan tenaga yang sama yang membuat pesawat udara terbang, seperti yang ditunjukkan oleh studi baru.

Dengan desain yang tepat, aliran seragam cahaya mendorong obyek-obyek yang sangat kecil seperti halnya sayap pesawat terbang menaikkan tubuh pesawat ke udara.

Para peneliti telah lama mengetahui bahwa memukul sebuah obyek dengan cahaya dapat mendorong obyek tersebut. Itulah pemikiran di balik layar surya, yang memanfaatkan radiasi untuk tenaga pendorong di luar angkasa. "Kemampuan cahaya untuk mendorong sesuatu sudah diketahui," tutur rekan peneliti Grover Swartzlander dari Institut Teknologi Rochester di New York, seperti yang dikutip Science News (05/12/10).

Trik baru cahaya lebih menarik dari sebuah dorongan biasa: Hal itu menciptakan tenaga yang lebih rumit yang disebut daya angkat, bukti ketika sebuah aliran pada satu arah menggerakkan sebuah obyek secara tegak lurus. Foil udara atau airfoil menghasilkan daya angkat; ketika mesin memutar baling-baling dan menggerakkan pesawat ke depan, sayap-sayapnya yang dimiringkan menyebabkan pesawat itu naik.

Foil cahaya tidak dimaksudkan untuk menjaga sebuah pesawat tetap berada di udara selama penerbangan dari satu bandara ke bandara lainnya. Namun kesatuan alat-alat yang sangat kecil tersebut boleh digunakan untuk mendayakan mesin-mesin mikro, mentransportasikan partikel-partikel yang sangat kecil atau bahkan membolehkan metode-metode sistem kemudi pada layar surya.

Daya angkat optik merupakan "ide yang sangat rapi", kata fisikawan Miles Padgett dari Universitas Glasgow di Skotlandia, namun terlau dini untuk mengatakan bagaimana efek tersebut boleh dimanfaatkan. "Mungkin berguna, mungkin tidak. Waktu yang akan membuktikan."

Cahaya tersebut dapat memiliki daya angkat yang tak terduga ini dimulai dari sebuah pertanyaan yang sangat sederhana, Swartzlander mengatakan, "Jika kita mempunyai sesuatu berbentuk sayap dan kita menyinarinya dengan cahaya, apa yang terjadi?" Eksperimen-eksperimen pemodelan menunjukkan kepada para peneliti bahwa sebuah defleksi asimetris cahaya akan menciptakan sebuah daya angkat yang sangat stabil. "Jadi kami pikir lebih baik melakukan satu eksperimen," kata Swartzlander 

Para peneliti membuat batangan-batangan sangat kecil berbentuk mirip sayap pesawat terbang, di satu sisi pipih dan di sisi lainnya berliku. Ketika foil-foil udara berukuran mikron ini dibenamkan ke dalam air dan dipukul dengan 130 miliwatt cahaya dari dasar wadah, foil-foil tersebut mulai bergerak ke atas, seperti yang diduga. Namun batangan-batangan tersebut juga mulai bergerak ke samping, arah tegak lurus terhadap cahaya yang datang. Bola-bola simetris sangat kecil tidak menunjukkan efek daya angkat ini, seperti yang ditemukan tim tersebut.

Daya angkat optik berbeda dari daya angkat aerodinamis dengan sebuah foil udara. Sebuah pesawat udara terbang karena udara yang mengalir lebih lambat di bawah sayap-sayapnya menggunakan tekanan lebih besar daripada udara yang mengalir lebih cepat di atas. Namun pada foil cahaya,daya angkat diciptakan di dalam obyek-obyek tersebut ketika sorotan sinar melaluinya. Bentuk foil udara transparan terebut menyebabkan cahaya dibiaskan berbeda-beda tergantung pada tempat cahaya itu lewat, yang menyebabkan pembengkokan sesui momentum sorotan yang menghasilkan daya angkat.

Sudut-sudut daya angkat foil-foil cahaya ini sekitar 60 derajat, menurut temuan tim tersebut. "Kebanyakan benda-benda aerodinamis mengudara pada sudut-sudut yang sangat gradual, akan tetapi hal ini memiliki sudut daya angkat yang luar biasa dan sangat kuat," ujar Swartzlander. "Anda bisa bayangkan apa yang akan terjadi jika pesawat anda mengudara pada 60 derajat -- perut anda akan berada di kaki."

Ketika batangan-batangan itu terangkat, seharusnya tidak jatuh atau kehilangan daya angkat, seperti yang diprediksi. "Sebenarnya benda tersebut bisa menstabilkan diri sendiri," kata Padgett.

Swartzlander mengatakan bahwa dia berharap pada akhirnya bisa menguji foil-foil cahaya tersebut di udara juga, dan mencoba berbagai bentuk serta material dengan berbagai sifat pembiasan. Dalam studi tersebut para penelit menggunakan cahaya infra merah untuk menghasilkan daya angkat tersebut, tapi jenis cahaya lainnya juga bisa, kata Swartzlander. "Yang indah tentang hal ini ialah bahwa benda itu akan berfungsi selama anda memiliki cahaya."

Studi tersebut dipublikasikan di Nature Photonics tanggal 5 Desember.

Read More

Fisika

Fisika (Bahasa Yunani: φυσικός (physikos), "alamiah", dan φύσις (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Read More