MASATOSHI KOSHIBA

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvPROFESOR MASATOSHI KOSHIBA





A. SEJARAH HIDUP

Masatoshi koshiba lahir dikota Toyohashi, Jepang pada tanggal 19 September 1926, ia mengeyam pendidikannya disebuah sekolah menengah atas di Yokosuha, yang juga merupakan tempat Perdana Menteri Junichiro Koizumi bersekolah. Dimasa remaja Ia bercita-cita untuk bergagung dengan sekolah militer mengikuti jejak sang ayah, tapi satu bulan sebelum mengikuti ujian masuk sekolah militer, Koshiba terserang penyakit polio yang memaksanya untuk banyak berbaring dan beristrahat.
Masa-masa pemulihanya dilalui dengan membaca buku tentang ide-ide besar fisikawan terkenal, Albert Einstein, yang diberikan oleh gurunya. Tetapi keputusannya untuk mendalami fisika justru dipicu oleh kata-kata guru lain yang tidak sengaja didengarnya, menurut guru itu Koshiba tidak mungkin bisa mempelajari dan memahami fisika karena nilainya dimata pelajaran eksakta itu sangat buruk. Komentar inilah yang membuat Koshiba memilih jurusan fisika di Tokyo University.
Saat pertama kali ia mendaftar Koshiba mendapatkan penolakan yang membuatnya mencoba kembali untuk kedua kalinya. Usahanya yang pantang menyerah itu pun membuahkan hasil. Koshiba mulai mempelajari fisika di Tokyo University sambil melakukan pekerjaan sapingan untuk membantu membiayai kehidupan keluarganya. Kesibukannya mencari nafkah itu hampir membuatnnya putus dalam menuntut ilmu diperguruan tinngi. Dengan kondisi seperti itu tidak ada yang menyangka bahwa Koshiba akan berhasil lulus (1951) dan koshiba lulus dengan nilai yang sangat terendah. Namun hal ini tidak membuatnya putus asa dalam mencoba mengenyam pendidikan yang lebih tinggi lagi, dengan berbekal surat rekomendasi dari dosennya di Tokyo University dan akhirnya ia melanjutkan kuliahnya di Amerika Serikat dan Ia diterima di University of Rochester dan mendapatkan gelar Ph.D disana pada tahun 1955. Pada tahun 1958 Koshiba kembali ke Tokyo Univesity untuk bekerja disana sampai pada tahun 1987. Koshiba yang lulus dari Tokyo University mendapat nilai terendah akhirnya professor fisika ditempat yang sama.
B. KONSEP PENEMUAN
Saat bekerja di almameternya, Khosiba merancang dan merancang dan merubah sendiri detector Kamiokande. Alat tersebut secara sederhana merupakan pendeteksi neutrino matahari dan detector super Kamiokande yang merupakan tipe detector yang sama, namun memiliki sensitifitas cahaya yang lebih baik dan digunakan dalam pengamatan neutrino matahari pada skala penuh.
Kamioka adalah nama sebuah tambang dan NDE kepanjangan Necleon Decay Experiment (experiment untuk mengukur peluruhan nucleon). Khosiba dan timnya mengadakan percobaan pada kondisi 1.000 meter di bawah tanah, menggunakan kedua detector itu untuk mengamati ledakan supernova, dan akhirnya berhasil membuktikan keberadaab partikel elementer yang disebut sebagai neutrino. Salah satu hasil pengamatan itu ,mendukung pikiran teoritis ledakan supernova dipicu kegagalan gravitasi. Hasil percobaan ini membuat lahirnya bidang penelitian baru yang penting dalam astrofisika, yaitu astronomi neutrino.
C. PENGEMBANGAN KONSEP
` Neutroni, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli. Neutroni adalah partikel yang sangat menarik perhatian para fisikawan karena kemisteriusannya. Neutroni juga merupakan salah satu bangunan dasar dari pada alam semesta yang bersama-sama dengan elktron , mound an tua, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua benda di alam semesta ini.
Ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde Cowan, neutrino terdiri dari tiga rasa (flavor), yakni : neutrino elekteron, neutrino mudan, neutrino tau. Neutrino tadak memiliki muatan listrik yang selama ini dianggap memiliki berat, namun neutrino memiliki anti partikel yang desebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan mudah melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk dideteksi.
Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada laboratarium di bumi untuk mengurangipengaruh distorsi dari sinar kosmis, detector neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto (photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim Komiokande ini menemukan bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bisa berosilasi maka dapat disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa.
Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan massa pada alam semesta kita ini (missing mass problem). Telah sejak lama para ahli fisika selalu dihantui dengan pertanyaan: mengapa terdapat perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat dari pada bintang-bintang, planet-planet, besarta benda-benda alam lainnya dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan dari pada berat keseluruhan alam semesta. Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut belum pernah berhasil ditemukan. Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata partikel unik tersebut tidak lain daripada neutrino yang bermassa.
Menurut teori dentuman besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya kemudian memenagkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1965 menemukan sisa-sisa gelombang mikro peninggalan dentuman besar yang sekarang telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin. Namun salah satu hal yang masih diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri. Apakah hal ini akan terus-menerus terjadi tanpa akhir? Penemuan neutrino bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini.
Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tdak bermassa, seperti yang diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa mempengaruhi ekspansi alam semesta. Tampaknya da kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata neutrino memiliki massa. Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, dimana terjadi selisih jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari kita. Untuk keabsahan penemuan ini tim internasional dari eksperimen super Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman dimasa lalu, laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontrovesi dan jarang bisa dikonfirmasi kembali.
Untuk sementara ini para ahli sabar menunggu karena eksperimen semacam ini hanya bisa dilakukan oleh segelintir eksperimen saja diseluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika modern.
Bumi kita dilalui oleh aliran kontinu partikel kosmik dan berbagai radiasi. Para pemenang Nobel fisika tahub ini telah menggunakan komponen-komponen alam yang sangat kecil ini untuk meningkatkan pengetahuan kita tentang hal yang sangat besar, yakni matahari, bintang, glaksi, dan supernova. Dan, pengetahuan ini telah mengubah cara kita memandang alam.
Seperti pada ditulis, pertanyaan bagaimana matahari menghasilkan energy telh dicoba dijawab oleh banyak ilmuwan, termasuk Hermann von Helmholtz, JR Mayer, JJ Waterson, Charles Darwin, William Thompson (Lord Kelvin) Backquerel, dan Einstein. Awalnya diduga bahwa energy dimatahari iyu bersumber dari gaya gravitasi matahari dan tumbukan meteorit-meteorit kepermukaannya. Hasil perhitungan kemudianmenunjukkan bahwa kalau memang benar sumbernya adalah grafitasi, maka didapat umur matahari haruslah lebih pendek dari umur bumi (yang dihitung Darwin atas dasar bantuan yang ada dipermukaan bumi).
Berdasarkan keradiatifan dan persamaan Einstein, Arthur Eddington menyarankan bahwa sumbernya adalah pembakaran hydrogen menghasilkan helium. Detail dari reaksi inti ini kemudian ditemukan tahun 1938 oleh CF Von Weizsdckerdan Hans Bethe C, dan diyakini dimatahari reaksi inti terjadi reaksi :
4IH / E 4He + 2 e+ + 2ve + energi
Dimana empat inti hydrogen (IH atau proton) dibakar menghasilkan satu inti helium ( 4 He atau partikel a), dua positron (lawan electron) dan dua neutrino (ve) dan energy.
Hal ini dikarenakan neutrino, yang dihasilkan oleh proses fusi dimatahari dan bintang-bintang lain ketika hydrogen berubah menjadi helium, sangat sukar berinteraksi dengan materi dan dengan demikian sangat sukar dideteksi.
Sebagai contoh, bermiliar neutrino melalui kita tiap detik tanpa kita tahu keberadaan mereka. Raymon Davis Jr mengonstruksi detector yang sama sekali baru, sebuah tangki raksasa yang diisi dengan 615 ton tetrakloroetilen (yang biasa digunakan sebagai pembersih) dan ditempatkan dalam sebuah galian. Ia menghitung dalam cairan itu ada 2.1030 atom klorin yang setiap bulannya 20 neutrino akan bereaksi dengannya dan menghasilkan argon. Selama periode waktu lebih dari 30 tahun, dia telah berhasil menangkap total 2 ribu neutrino dari matahari.
Dengan detector raksasa lain yang disebut Kamiokande, sebuah kelompok peneliti yang diketahui oleh Masatoshi Koshiba dapat mengonfirmasi hasil-hasil yang didapat Davis. Kamiokande juga ditempatkan disebuah galian dan terdiri dari tangki raksasa yang diisi air.
D. APLIKASI KONSEP
Professor Masatoshi Koshiba bersama dua orang temannya menulis sebuah makalah berjudul Destruction of Nuclear Bombs Using Ultra-High Energy Neutrino Beam atau Pemusnahan Bom-BomNuklir dengan Menggunakan Berkas Neutrino Berenergi Tinggi, makalah yang ditulis ketika fisikawan Jepang tadi tidak dibuat untuk sekedar lelucon belaka, sebab didalam makalah tersebut mereka mengetengahkan perhitungan-perhitungan yang meski relative sederhana, dan pada akhirnya mengusulkan dua scenario untuk melindungi Negara dari Negara-negara musuh yang memiliki senjata (bom) nuklir. Kedua skanario tersebut diperlihatkan pada gambar 1. Pada scenario pertama bom-bom nuklir yang disimpan diatas atau dibawah permukaan bumi dapat dihancurkan dengan sinar neutrino yang ditembakkan menembus perut bumi. Scenario kedua digunakan untuk menghancurkan rudal-rudal yang memiliki hulu-ledak nuklir yang sudah terlanjur diluncurkan dari permukaan bumi. Untuk kasus ini, berkas proton yang lebih mudah diproduksi dapat digunakan.
Ide dasar penghancuran bom nuklir adalah menembakkan berkas neutrino berenergi sangat tinggi yang dapat dengan mudah menembus bumi kearah lokasi bom nuklir untuk menyulut reaksi fisi pada bom nuklir tersebut. Untuk tujuan ini dibutuhkan berkas neutrino yang memilki energy paling tidak 1000 TeV (Tera atau trillium electron Volt, dengan satu electron Volt adalah enrgi yang diberikan oleh beda potensial satu Volt pada sebuah elektron). Tentu saja angka tersebut merupakan angka yang belum pernah dicapai oleh eksperimen mana pun diatas permukaan bumi ini. Kalau pun kita ingin membuat eksperimennya maka dibutuhkan sebuah akselerator moun sepanjang 1000 km dan magnet berkekuatan 10 Tesla. Jika angka-angka tersebut tidak menjadi masalah untuk direalisasi, maka biaya yang harus dikeluarkan tak kurang dari 100 triliun dollar.Mengingat fantastisnya angka-angka tersebut maka pencetus ide ini memperkirakan tidak ada satu Negara yang sanggup untuk membuat peralatan pemusnah bom nuklir. Kecuali jika seluruh Negara di dunia bersatu membuat suatu pemerintahan dunia, barulah proposal tersebut dapat terlaksana. Sekarang mari kita lihat bagaimana cara kerja peralatan tersebut. Untuk membuat neutrino dengan energy 1000 TeV diperlukan sebuah cincin penyimpan muon (muon storage ring). Pada cincin tersebut partikel muon (yang bermuatan) dipercepat pada energy tertentu sehingga meradiasikan neutrino dengan energy yang kita inginkan. Neutrino dengan energy ini tentu saja berbahaya, karena radiasi yang dihasilkan dapat mencapai 1 Sievert per detik. Bandingkan dengan radiasi latar belakang yang kita terima dari alam yang hanya berkisar 1 milli-Sieverrt saja pertahun ! neutrino ini kemudian diarahkan kebagian inti bom nuklir, yaitu elemen 239Pu. Sebelum memasuki inti 239Pu neutrino tersebut akan menghasilkan pancaran (shower) hadron yang akan memicu reaksi fisi didalam 239Pu. Patut diingat bahwa bedakan bom nuklir akan efektif jika proses reaksi fisi yang berantai disingkronisasi dengan ledakan TNT pembungkus bom trersebut. Jadi ada kemungkinan bom nuklir tersebut tidak akan meledak secara efektif, karena pada proses ini TNT meledak setelah reaksi fisi berjalan dan temperatu TNT melebihi 2500C. Pada kenyataannya, hasil perhitungan ketiga penulis makalah tersebut memperlihatkan bahwa dengan menggunakan berkas neutrino berkekuatan 1000 TeV bom nuklir akan meledakj dengan kekuatan hanya 3 % dari kekuatan penuh. Tentu saja daya penurunan ledak sangat diinginkan, mengingat penghanciuran bom nuklir harus diusahakan se”aman” mungkin, meski tampaknya hal ini mustahil terjadi. Pada kasus rudal nuklir yang telah diluncurkan, penulis makalah mengusulkan untuk menggunakan berkas proton karena proton dapat ditembakkan langsung ditemapt terbuka. Untuk menghasilkan berkas proton tersebut sebuah akselerator proton, yang jauh lebih sederhana dibandingkan dengan cincin penyimpan Muon, dapat ditempatkan pada sebuah satelit. Karena proton adalah partikel massif, energy yang dibutuhkan hanyalah sekitar 100 GeV (giga electron Volt). Proses selanjutnya sama dengan pada scenario pertama. Problem utama disini adalah bagaimana menempatkan ekselator proton pada sebuah satelit atau pesawat ulang-alik, karena ekselerator lazimnya memilkji berat ratusan atau bahkan ribuan ton. Namun, jika teknologi mempercepat dengan menggunakan laser atau plasma tidak dapat dikuasai, dimensi ekselerator dapat direduksi sehingga hal diatas bukan merupakan kendala substansial. Sebagai kesimpulan, meski proposal diajukan oleh ketiga penulis tersebut bukanlah hal yang nonsense, teknologi dan biaya yang diperlukan masih jauh dari apa yang tersedia saat ini. Pada saat teknologi dan biaya bukan lagi kendala, dunia mungkin akan memasuki era perang baru yang tidak sekonvesional peran nuklir.
E. PENGEMBANGAN KONSEP KEDEPAN
Jika penemuan neutron ini diharapkan mampu :
1. Menjelaskan seperti apa terjadinya evolusi bintang, umur bintang, dan bagaimana matahari itu bersinar, maka diharapkan kedepan penemuan ini dapat membuka tabir tentang asal-usul kejadian alam semesta yang sampai sekarang dipenuhi dengan teori-teori yang kebenarannya masih dipertentangkan, termasuk bagaimana menciptakan bumi ini.
2. Mendeteksi keberadaan alat penghancur (bom) yang dibuat oleh sekelompok golongan yang mencoba membuat kerusakan dan mencegah terjadinya ledakan bom yang akhir-akhir ini banyak terjadi di beberapa Negara.


F. PERTANYAAN
1. Jelaskan secara singkat sejarah hidup Masatoshi Koshiba!
2. Jelaskan konsep yang ditemukan oleh Koshiba!
3. Bagaimana pengembangan konsep yang telah ditemukan oleh Koshiba?
4. Aplikasi apa yang telah dikembangkan sang Profesor?
5. Apakah pengembangan kedepannya dapat diterima Negara-negara maju?