WRIGHT BERSAUDARA
1. Sejarah Hidup
Wright bersauadara terdiri atas kakak beradik yaitu Wilbur Wriugaht dan Orville wright. Wilbur Wright lahir pda tanggal 16 April 1867, disebuah tanah pertanian di Indiana Ameriak serikat. Orville menyusul lahir pada tanggal 19 Agustus 1871, disebuah rumah berangka putih di Dayton, Ohio. . Kedua anak laki ini duduk di perguruan tinggi tetapi tak satu pun peroleh ijazah. Mereka adalah putera ketiga dan keempat Milton Wright, seorang pemuka gereja yang kemudian menjadi pendeta. Sesudah beberapa kali berpindah tempat antara Ohio, Indiana dan Lowa, pendeta ini kemuadian menetap bersama istrinya Susan wright dan anak-anaknya di Dayton tempat Orville Wright dilahirkan.
Masa kanak-kanak Wilbur dan orville tidak luar biasa. Mereka bersekolah seperti anak-anak lainya, dan kadang-kadang membolos. Uang saku yang mereka dapat hampir dihabiskan untuk memuaskan kegemaran mereka. Wilbur senang selancar, sedangkan orville sudah menempatkan bakat wiraswastanya dengan mengumpulakan logam-logam yang tidak terpakai
Mereka juga senang membuat sesuatu dengan kawan-kawannya. Orville membuat laying-layang dan menjualnya. Sementara itu , Wilbur berhasil menciptakn mesin pelipat Koran. Ia mendapatkan uang asku tambahan dari pekerjaan melipat lembar-lembaran halaman majalah gereja setempat dan sekaligus menjilitnya. Namun pekerjaan ini membuat ia merasa bosan karena itu ia memikirakan cara yang lebih baik. Ia mengotimasikan proses melipat itu menggunakan mesin yang diopersikan dengan genjotan mesin seperti yaqng digunakan untuk mesin jahit.
Sesungguhnya membuat sesuatu bukan hal yang aneh dalam keluarga itu, ibu anak-anak itu Susan Wrught gemar membuat dan memperbaiki barang keperluan mereka termasuk membuat kereta selancar untuk putera-puteranya. Suaminya tidak mempunyai kegemeran seperti itu, namun ia dengan bijaksana ia mendorong mereka. Ia senamg karena anak-anaknya mempunayai rasa ingin tahu yang besar sekali. Wilbur dan orville berpindah-pindah dari kegemaran yang satu kegemaran yang lain, boleh membaca buku apapun yang di inginkan dari perpustakaannya.
Tanpa disadari, pendeta itu sendidri menyaluti minat anak-anaknya kedalam dunia kedirgantaraan. Pada suatu hari akhir tahun 1870an ia pulang kerumah dengan oleh-oleh untuk anak-anaknya. Sebuah benda kecil terlontar dari tangannya dan sementara Wilbur dan Orville masih terngangah keheranan, benda itu masih mengapung ke langit-langit rumah.
Kalau itu terjadi sekarang, mainan itu dijadikan yang dijadikan oleh-oleh itu dinamakan “Helikopter-helikopteran”. Pada masa itu mainan itu dinamakn gasing cina. Tidak ada yang tahu kapan gasing cina itu tiba di Amerika dari daratan asia. Akan tetapi anak-anak Eropa telah memainkannya sejak awal abad kelima belas. Mainan yang dihadiakan kepada Wilbur dan orville tersebut adalh model terakhir waktu yang menggunakan tenaga karet yang dipuntir.
Gasing cina yang mudah pecah itu terus dimainkan sampai akhirnya pecah. Namun, anak-anak itu tidak kehilangan akal. Mereka membuiat membuat sendiri tiruannya. Bukan hanya sekali dua kali. Dan lebih dari itu, Wibur membuat yang lebih besar sampai akhirnya mereka mendaptkan bahwa yang terlalu besar ternyata sulit diterbangkan. Kenangan masa kecil ini terbawa sampai dewasa.
Dahulu, perbedaan usia emapt tahun diantara mereka telah menciptakan sebuah jurang yang sulit disebrangi. Memang, mainan-mainan seperti gasing cina kadang kadang dapat menjembatani jurang-jurang tersebut. Akan tetapi sebenarnya Wilbur lebih senang sibuk sendiri berolah dan membaca. Untuk beberapa lama, seolah olah wilbuir si pemikir dan Orville si calaon pengusuaha menempuh jalan hidup masing-masing. Walupun demikian terjadilah sesuatu yang merubah cara hidup mereka selam-lamanya. Penyebab bersatunya kakak beradik ini sadalah kesukaan Wilbur pada olah raga selancar baik dari segi keindahan dan keterampilan dalam seni akrobatik, mapun kecepatan dalam permainan hoki es. Tiba- tiba kegemaran itu terpaksa diakahiri. Dalam sebuah pertandinga haki es seorang lawan bermain tanpa sengaja menghantamkan tongkatynya kewajah Wilbur sehingga semua gigi depan pada rahang atas tanggal. Tetapi yang lebih menetukan, dalam pemeriksan dokter ternayata Wilbur juga mengidap kelainan jantung. Wilbur terpaks mengucaspkan selamat tinggal pada olah raga selancar dan juga olah raga lain dan harus menjalani hidup sebagai seorang setengan cacat.
Susan Wright wanita yang semula begitu aktif dan begitu tegar, dan kemudian juga sakit. Sakitnya sedemikian parah sehingga harapan untuk tipis sekali. Wilbur dengan setia menemani dan merawat ibunya, ia juga membantu Orville membuat mesin cetak pres yang baru. Kendati rancangannya aneh waktu sudah jadi alat itu mengundang pujian dari seoarang ahli percetakan yang melihatnya” hasilnya baik” kelihatnnya.
Susan Wright meninggal pada tahun 1889. Rumah di jalan hawhwon sekarang menjadi sepi karena dua anak yang tertua juga meninggalkan rumah itu. Akan tetapi perlahan-lahan kehidupan normal kembali. Kedudukan suasan Wright dalam rumah tangga itu digantikan oleh purinya Katarine. Meskipun ia anak yang paling mudah, ia mampu bertindak sebgai pengurus rumah tangga bagi ayahnya. Orville dan Wilbur yang memperoleh kesehatannya kembali. Sementara itu, akhirnya merasa bahwa jurang diantarantya keduanya telah merapat dengan sendirinya. Mereka menyukai hal yang sama dan berpikir denga pola yang sama , mereka sehati dan sejiwa dalam segala hal dan ini berlanjut sampai usia lanjut.
Wilbur Wright meninggal pada usia 45 tahun pada tanggal 30 mei 1912, ia meninggal akibat penyakit yang dideritanya sedangkan Orville Wright menibnggal pada usia 76 tahun pada tanggal 30 januari 1958.
2. Penemuan konsep
Semasa kanak-kanak di Amerika serikat bagian tengah, Wilbur dan Orville sangat meyukai mainan yang mereka sebuat gasing cina, kincir terbang yang melayang dengan tenaga tali karet. Kelak, ditoko sepeda mereka, kenangan masa kecil tadi tiba-tiba melahirkan gagasan untuk membuat mesin terbang yang dapat dikemudikan. Pada tahun 1896, mereka tertaqrik pada insinyur Jerman yang mencoba mengembangkan alat transportasi baru. Nama insinyur itu adalah otto Lilienthal dan eksperimen yang dicobanya adalah terbang.
Di Dayton, kabar tenatang kematian Lilienthal, serta operasinya terhadap kedirgantaraan ternyata membangkitkan sesuatu dalam diri Wright bersaudara. Dengan benak yang sarat dengan pertanyaan , mereka memulia ruset mereka di perpustakaan umum Dayton. Pada tahun 1899, Wilbur akhirnya mengirim sutrat ke Smithosina Instution yang terkenal di Washington. Kemudian lembaga itu mengirimi mereka bahan yang mencakup hamper semua dokumen tertulis tentang mekanika penerbangan. Mereka mempelajri semua yang telah didapatkan oleh oaring lain. Lalu mengapa belum ada yang berhasil ?. Dengan semangat menggebu mereka menjawabnya sendiri.
1. Masalah keseimbangan
Tentu saja masalah kekseimbangan harus dianggap sebagai masalh yang pointing. Pesawat miring sendiri kekiri atau ke kanan saat melayang di uadar tiadak hanya merepotkan tetapi bahkan membahayakan.
Wright berpendapat bahwa bila mesin terbang miring kekiri, sayap sebelah kekiri akan lebih rendah dibannding sayap sebelah kanan. Akan tetapi bentuk sayap dapt dfi ubah., maka sayap disebelsah kiri dapat diubauh edmikian rupa sehingga sudut terjangkauanya lebih besar disbanding sayap sebelah kanan. Sudut terjang yang lebih besar menghasilkan gaya angkat yang lebih besar pula. Dengan cara ini pesawat akan terbang seimbang lagi.
2. Bentuk Sayap
Pada suatu hari, ditoko mereka datan seorang pelenggan untuk membeli ban dalam baru. Wilbur menembalikan sebauah yang terbungkus dalam kotak tipis dari karton. Kemudian ketika asik mengobrol dengan pelanggan yang dikenalinya itu, secara iseng ia memuntir kotak pembungkus tadi. Ia memegang kotak itu pada kedua ujungnya, kemudian ssekali memuntirnya ke arah yang berlawanan. Ketiak di punter, kearah yang berlawanan ujung sebelah kanan yang mirting kebelakang. Pada separuyh kotak itu, bagian belakangnya turun sedangkan bagian depannya naik.
Dalam beberap propfil atau lengkungan pesawat mereka membuat sesuai denga hasil pada pengujian yang nereka lakukan dengan mengguanakn yterowongan angina.
Udara yang diterjang oleh aerofill terbelah menjadi dua bagian lewat sebelah tasa dan bawahnya, amak udara di atasnya akan lebaih mengalir lagi. Oleh sebab itu, alairan udara sebelah atas lebigh scepat darai pada disebelah bawah.
Sekarang sebuah kaidah fisika yang disebut hokum Bernoulli mulai bekerja. Hukum ini menyatakan bahwa apabila zat cair dipercepat maka tekan yang ditimbulkan pada permukaan sekitar berkurang. Oleh Karen itu, uadfar yang mengalir sebelah atas sayap menghasilkan tekanan yang lebih rendah disbanding udara yang mengalir disebelah bawah. Tekanan yang rendah ini menimbulkan suatu efek menghisap di atas sayap, yang sebut lift atau gaya angkat yang menraik aerofil keatas. Gaya angkat ini semakin besar bila gerak aerofil semakin dipercepat. Gaya lain yang bekerja menghalangi gerak maju prsawat adalah gaya hambat atau drag yakni gaya gesekan dengan udara ketika aerofil bergerak.
3. Tenaga Untuk Pesawat Terbang
Langkah berikutbya adalah mencari motor penggerak mereka, motor bensin tentu saja . Mereka menyurati pabrik-pabrik mobil dan menanyakan apakah mereka dapat membuat sebuah motor sangat khusus dan berdaya kuat tetapi beratnya tidak lebih dari 90 kg. Jawaban yang diperoleh ternayata mengecewakan. Akhirnya mereka membuat sendiri motor yang mereka perlukan, bahkan lebih dan lebih ringan dari pada yang perna mereka pesan. Kemudian mereka membuatkan baling-nbaliang yang menimbulakan gaya dorong. Pada tanggal 17 desember 1903, dibukit setan pembunuh Wilbur dan Orville Wright menjadi orang pertama yang berhasil menerbangkan pesawat bertenaga sendiri.
3. Pengembanan Konsep
Konsep yang ditemukan oleh Wright bersaudara merupakan dasar dan acuan darim perkembangan pesawat hingga sekarang. Dengan konsep yang sama, Pesawat terbang sekarang lebih modern dan bentuk yang beragam dan gerakkan semakin cepat, contoh pesawat jet dan lain-lain. Kemudian pesawat penumpang yabg mempuanyai aday tampung yan g lebih banyak.
Contoh lain dari perkembangan pesawat terbang sampai saat ini yakni berhasilnya dibuat pesawat ulang aling (Space Suttle), yang hingga saat ini NASA bersama Boeing, Jerman sudah melakukan riset pembuatan pesawat supersonic High Speed Cipil Transport yang mampu mengakut 250 hingga 300 penumpang , memiliki daya jelaja 9300 km mampu mencapai ketinggian sampai 20 km dengan keceaptan 2 sampai dengan 2,5 kali diatas keceapatan suara. Pesawt ini diramalkan muncul apad abad 21 ini.
4. Aplikasi Konsep
Wright bersaudara juga memberi sumbangan penting dalam hal perancangan sayap.. Inti utama dari percobaan ini adalah, kedua bersaudara itu mampu membuat bagan sendiri, memaparkan tentang tekanan udara terhadap sayap tergantung pada bentuk sayap itu. Keterangan ini kemudian digunakan dalam tiap pembuatan sayap pesawat terbang. Kendati banyak penyelidikan di bidang ini yang mendahuluinya, tak syak lagi Wright bersaudaralah yang bisa dianggap sebagai cikal bakal penemuan pesawat terbang. Tak bisa dibantah penemuan pesawat terbang merupakan fenomena sejarah yang penting, baik dalam hal penggunaan untuk tujuan-tujuan damai maupun perang. Hanya dalam tempo puluhan tahun sesudah itu, pesawat terbang telah membikin dunia kita ini begitu ciut bahkan ruang angkasa pun rasanya bisa disentuh jari. Dan lebih jauh dari itu, penemuan pesawat terbang bermuatan manusia merupakan pemula dan pembuka jalan bagi penerbangan di angkasa luar. Berabad lamanya terbang itu sudah menjadi impian manusia.
5. Pengembangan konsep kedepan
Pengembangan konsep kedepan untuk masalah keseimbangan diharapkan dapat ditemukan suatu alat yang berfungsi untuk selalu menyeimbangkan kedaan pesawat terbang tanp dipenagruhi oleh keadaan cuaca seperti cuaca buruk. Sehingga dengan alat ini dapat mengurangi bahaya kecelakaan saat mengudara.
Selain itu juga, untuk pengembangan konsep kedepannya pula diharapkan bias di desain model sayap seperti sayap kupu-kupu yang bias membantu penerbangan pesawat tanpa bahan baka dan baling-baling, dalam hal ini pusat tenaga pesawat terletak pada sayap tersebut.
Pertanyaan dan Jawabannya
1. Konsep apakah yang berhasil ditemukan oleh wright bersaudara?
Jawaban:
Konsep yang ditemukan oleh wright bersaudara adalah adalah konsep perancangan sayap pesawat terbang.
2. Kapankah Orville wright dan Wilbur wright mulai mendalami dan mempelajari pesawat terbang?
Jawaban:
Wilbur Wright dan Orville Wright memulai masalah penerbangan pada tahun 1889. Kemudian mereka mulai membuat tiga pesawat terbang layang bersayap kembar. Ketiganya dites di pantai Kitty Hawk, North Carolina.
3. Apa yang melatar belakangi wright bersaudara sehingga melakukan perancangan pesawat terbang?.
Jawaban:
Pada mulanya wright bersaudara tertarik dengan mainan gasing cina yang dibawa oleh ayah mereka sejak masa kecil. Mereka memainkan gasing cina itu hingga pecah dan akhirnya mereka mencoba membuat yang lebih besar lagi namun tidak bias mereka terbangkan, hal ini membuat mereka lebih mempelajari dan mendalami masalah-masalah penerbangan diperpustakaan mereka sendiri.
4. Bagaimana awal mula wright bersaudara melakukan peluncuran pesawat yang dibuatnya?
Jawaban:
Wright bersaudara belajar terbang dengan menggunakan pesawat peluncur. Mula-mula mereka mengamati cara kerja layang-layang, kemudian peluncur. Tahun berikutnya mereka membawa pesawat peluncur ukuran besar ke Kitty Hawk, di Carolina Utara, cukup untuk ditumpangi dan dapat mengangkat seorang manusia. Pesawat ini dicoba. Tampaknya hasilnya tidak terlalu menggembirakan. Mereka membuat dan mencoba pesawat peluncur lengkap di tahun 1901 dan disusul dengan pe mbikinan tahun 1902. Pesawat peluncur ketiga ini merupakan gabungan dari pelbagai penemuan-penemuan penting mereka. Beberapa paten dasar, digunakan tahun 1903, berkaitan dengan pesawat peluncur itu ketimbang pesawat terbang pertama mereka. Mengenai pesawat peluncur ketiga itu mereka telah lebih dari seribu kali mengangkasa dengan berhasil. Kedua bersaudara Wright telah merupakan pilot pesawat peluncur terbaik dan paling berpengalaman di dunia sebelum mereka mulai membikin pesawat udara bermesin.
5. Jelaskan faktor apa yang membuat wright bersaudara berhasil melakukan rancangan pesawat terbang?
Jawaban:
Ada beberapa sebab yang membuat mereka berhasil. Pertama, dua kepala tentu lebih efektif dari satu kepala. Wright bersaudara senantiasa bekerja sama dan tunjang-menunjang dengan amat serasi dan sempurna. Kedua, mereka dengan cekatan mengambil keputusan bahwa mereka pertama mempelajari bagaimana cara terbang sebelum mencoba membuat pesawat terbang.
Jumat, 05 November 2010
t. alpha edison
THOMAS ALVA EDISON (1847-1931)
1. Sejarah hidup
Thomas alva edison dilahirkan pada tanggal 11 februari tahun 1847 di milan, ohio, usa. Dia adalah anak bungsu dari 7 orang bersaudara, dari bapak samuel edison,. Dan ibu nancy elliot edison. Ibunya adalah guru sekolah, dan bapaknya adalah pedagang mulai grocery store dan real estate. Ketika thomas berumur 7 tahun, keluarganya pindah ke port huron, michigan. Dia adalah anak yang mempunyai rasa ingin tahu yang besar (curious) dan banyak bertanya.
Thomas alva edison memulai sekolah pada umur 7 tahun di port huron, michigan. Gurunya, reverend g. B. Engle menganggap thomas adalah siswa yang bodoh. Thomas tidak suka matematika, dan terlalu banyak bertanya. Ceritanya, guru pada waktu itu tidak menyukai siswa yang banyak bertanya. Setelah 3 bulan sekolah,. Thomas, diberi surat oleh gurunya untuk diserahkan kepada orang tuanya. Isi suratnya, adalah tentang ketidak sanggupan guru mendidik thomas, dan agar dididik sendiri oleh orang tuanya atau dipindah ke sekolah lain. Intinya dia dikirim ke rumah, karena gurunya tak sanggup menanganinya.
Hari berikutnya, nancy edison membawa thomas kembali ke sekolah untuk bicara dengan reverend engle. Guru tersebut mengatakan kepada ibunya bahwa thomas tak bisa belajar nancy sangat marah dengan cara guru yang sangat strik tersebut. Dia bawa kembali anaknya ke rumah dan memulai melakukan pembelajaran kepada thomas. Walaupun disebutkan bahwa dia mengikuti 2 sekolah yang lain, tetapi dia sangat jarang hadir di sekolah. Jadi, hampir seluruh masa pembelajaran thomas semasa kecilnya terjadi di rumah. Nancy edison menyemangati dan mendorong rasa ingin tahu thomas dengan belajar sendiri melalui buku dan experimen. Orang tuanya mempunyai dedikasi tinggi untuk mengajar anaknya. Mereka tidak memaksa anaknya untuk belajar sesuatu yang tidak disukai thomas. Maka thomas belajar tentang sesuatu terutama yang menarik baginya.
Sewaktu thomas berumur 9 tahun, nancy edison memberi edison buku sains dasar. Buku tersebut menjelaskan tentang bagaimana percobaan kimia dilakukan di rumah. Thomas melaksanakan setiap experimen yang ditulis pada buku tersebut. Dan nancy memberi buku sains lebih banyak untuk thomas. Akhirnya thomas sangat mencintai ilmu kimia dan membelanjakan semua uang jajannya untuk pembelian zat kimia pada toko pharmasi lokal. Dia mengumpulkan botol, kabel, dan ala-alat lainnya untuk experimennya. Pada umur 10 tahun, thomas membangun labaratorim sains pertama di basement rumah keluarganya. Bapaknya tidak menyetujui aktifitas thomas di lantai dasar tersebut. Kadangkala, sam bapaknya memberinya 1 penny (10 cent) agar thomas kembali membaca buku. Tetapi sering thomas menggunakannya untuk membeli lebih banyak zat kimia untuk experimennya. Semua botol yang digunakan dalam experimen diberi label. Dan tentunya dia mengetahui spesifik masing-masing botol tersebut. Karena memerlukan uang untuk membeli peralatan laboratoriumnya, ia menjual koran dan makanan kecil di kereta api. Pada umur 12 tahun, edison telah memiliki ruangan sendiri di kereta barang jalur kereta api yang selalu di ikutinya dalam berjualan. Selama mengikuti perjalanan kereta api tersebut, edison juga belajar tentang telegraf hingga diangkat menjadi operator telegraf.edison juga perna menjadi kepala komisi penasehat ankatan lautamerika serikat pada saat perang dunia i.
edison pertama kali menemukan telegraf yang dapat mencetak kembali signal yang dikirimkan. thomas alfa edison memiliki hak paten yang pertama untuk sebuah alat listrik yang dapat mencetak getaran suara. dari tahun 1870 sampai dengan 1875, edison banyak melakukan pembaharuan terhadap telegraf, termasuk pemancarnya, penerimanya, media cetaknya maupun pita pada pengetuknya. berbagai penemuannya terus mengalir sampai kematian edison. edison meninggal di new york pada tanggal 18 oktober 1931dengan meniggnalkan ratusan hasiil penemuannya.
2. konsep yan ditemukan
Dari tahun 1870 sampai dengan 1875, edison melakukan pembaharuan pada system telegraf, denan puncaknya pada penenuan suatu system dimana empat macam pesan dapat dikirimkan sekaligus melalui suatu kawat.
pada tahun 1870, edison bekerja sama dengan christopher soles bapak media ketik. dalam kerja sama ini edison berhasiul menyempurnahkan mesik ketik. pada tahun 1876, edison juga berhasil menyempurnahkan system telepon alezander graham bell. ia juga menemukan mikrofon. pada tahun 1877, edison menampilkan penemuan yang paling disenaginya. penemuan itu adalah alat perekam yan disebutnya “phonograph”. alat ini menggunakan suatu silinder dibunkus kertas timah, diputar dengan tangan sementara sepucuk jarum mengikuti jalur yang ada pada silinder tersebut. pada tahun 1877, edison mendapat hak paten “phonograph” yaitu alat yan dapat mencatat getaran suara.
pada tahun 1878 dengan menggunakan cara coba-coba, edison mulai menyelidiki pengembangan bola lampu pijar, ribuan percobaan yang dibuatnya sebelum mencapai hasil dengan menggunakan arang dari benang katun sebagai pijar yang ditaruh di tempat hampa udara hingga tidak terbakar habis dan katup udara di dasar bola lampu. arang benang jadi mengeluarkan sinar pijar yang terang. pada tanun 1979, edison membuat lampu pijar yang pertama dan hak paten lampu pijar didapatkan pada tahun 1880. tahun 1883, edison menemukan efek aliran elektroin pada filament.
3.pengembangan konsep.
pemasukan suara dalam gambar dilakukan pada tahun 1904 dan sampai sekarang kita banyak menemukan alat-alat perekam baik itu perekam gambar(kamera) diital* yang dapat digunakan tampa menggunakan film atau rol. atau juga handycam
pengembangan konsepnya yang lain adalah terlihat pada sistem pengiriman pesan melalui kawat yang sekarang telah dikembangkan system pengiriman pesan dengan menggunakan gelombang elektromagnetik. penemuan edison yang telah berhasil menyempurnakan sistem telepon mikrofon bersama graham bell. sekarang telah dikembangkan sistem komunikasi jarak dekat denggan memamfaatkan mikrofon, serta sekarang kita dapat mengirimkan informasi tidak hanya kata-kata dalam bentuk tulisan, tetapi dapat langsung dikirim dengan visualisasi dari orang yang mengirim pesan tersebut. sedangkan penemuan thomas alva edison yang terbesar yaitu tentang lampu pijar yang masih mengunakan arang benang katun sebagai bahan untuk dapat membuat lampu pijar, sekarang telah dikembangkangkan lampu-lampu pijar yang berasal dari bahan filament, kawat woltfram, yang ketahanannya jauh lebih baik dari arang benang katun.
4. aplikasi konsep
dengan penemuan edison tentang lampu pijar para asisten edison kemudian merencanakan prinsip dari pembangkitan tenaga listrik dan pembagiannya kerumah-rumah hingga jaringan pennerangan rumah dapat dilakukan secara praktis. di tahun 1882, stasiun pembangkit tenaga listrik yang pertama di buka di jalan pearl, new york, namun edison masih mengunakan system arus searah. pada tahun 1885 edison menemukan alat yang dapat mengirimkan grafik jarak jauh melalui signal udara. pada tahun 1884 kamera film komersial pertama kali di pertunjukan di new york. pemasukan suara dalam gambar dilakukan pada tahun 1904, dan alat-alat perekam baik itu perekam gambar(kamera) digital yang dapat di gunakan tampa mengunakan film atau rol atau juga handycam yang dapat lansung merekam kejadian-kedian yang sedang terjadi, video, dan lain-lain serta telah diterapkan diaplikasikan pada bioskop dengan suara dipertunjukkan pada tahun 1908.
5. konsep masadepan
untuk perkembangan konsep kedepan, kita dapat menggunakan alat-alat perekam dengan memakai berbagai peralatan yang lebih baik, yakni kita dapat mengakses/mengirim imformasi, pesan, gambar secara langsung dari pikiran kita ke pikiran orang yang kita ingginkan. selain itu juga, untuk keadaan krisis listrik yang sekarang sedang kita hadapi, dengan komsep pembuatan lampu pijar yang telah ditemukan edison, kita dapat membuat lampu pijar tenaga matahari yang dapat menerangi satu kota dengan kapasitas tertentu.
6. soal ¬¬denan jawabannya
soal :
1. kapan dan dimana thomas alva edison lahir dan meninggal dunia ?
2. kenapa thomas alva edison hanya mengalami pendidikan formal selama 3 bulan ? jelaskan
3. apa penemuan thomas alva edison dibaian peniriman pesan yang memperoleh hak paten yan pertama ? dan tahun berapa ?
4. percobaan apa yang dilakukan thomas alva edison pada tahun 1878 dan menunakan bahan apa sehingga ia berhasil ?
5. seperti apa pengembangan konsep dari penemuan thomas alva edison pada telegraf ?
jawab
1. thomas alva edison lahir di milan, ohio, amerika serikat pada tanggal 11 februari 1847 dan meninggal di new york pada tanggal 18 oktober 1931.
2. thomas alva edison hanya mengalami pendidikan formal selama 3 bulan karena urunya mengangap edison berotak udang dan beku seperti batu, dan setelah ia dikeluarkan, ia belajar dirumah denan bimbinan ibunya yang perna menjadi guru, dan ternyata ia banyak menalami perkembanan dan banyak sekali buku-buku yang dia baca terutama buku-buku yang berbaur mipa.
3. penemuan thomas alva edison dibaian peniriman pesan yang memperoleh hak paten yang pertama yaitu ia menemukan telegraf yang dapat mencetak kembali sinal yang dikirimkan dan memiliki hak paten yan pertama kali untuk sebuah alat listrik yan dapat mencetak getaran suara pada tahun 1870.
4. percobaan yang dilakukan thomas alva edison pada tahun 1878 denan mengunakan cara coba-coba edison mulai menyelidiki pengembangan bola lampu pijar denan ribuan percobaan, denan menggunakan arang dari benang katun sebaai pijar yang ditaruh didalam tempat hampa udara hingga tidak terbakar habis dan katub udara didasar bola lampu. arang benang tadi mengeluarkan sinar pijar yang terang dan pada tahun 1897 membuat lampu pijar yang pertama dan pada tahun 1980 memperoleh hak paten yang pertama atas bola lampu tersebut.
5. pengembangan konsep dari penemuan thomas alva edison pada telegraf yaitu terlihat pada system peniriman pesan melalui kawat dan sekarang telah dikembangkan system pengiriman pesan dengan mengunakan gelombangelektro menetik.
1. Sejarah hidup
Thomas alva edison dilahirkan pada tanggal 11 februari tahun 1847 di milan, ohio, usa. Dia adalah anak bungsu dari 7 orang bersaudara, dari bapak samuel edison,. Dan ibu nancy elliot edison. Ibunya adalah guru sekolah, dan bapaknya adalah pedagang mulai grocery store dan real estate. Ketika thomas berumur 7 tahun, keluarganya pindah ke port huron, michigan. Dia adalah anak yang mempunyai rasa ingin tahu yang besar (curious) dan banyak bertanya.
Thomas alva edison memulai sekolah pada umur 7 tahun di port huron, michigan. Gurunya, reverend g. B. Engle menganggap thomas adalah siswa yang bodoh. Thomas tidak suka matematika, dan terlalu banyak bertanya. Ceritanya, guru pada waktu itu tidak menyukai siswa yang banyak bertanya. Setelah 3 bulan sekolah,. Thomas, diberi surat oleh gurunya untuk diserahkan kepada orang tuanya. Isi suratnya, adalah tentang ketidak sanggupan guru mendidik thomas, dan agar dididik sendiri oleh orang tuanya atau dipindah ke sekolah lain. Intinya dia dikirim ke rumah, karena gurunya tak sanggup menanganinya.
Hari berikutnya, nancy edison membawa thomas kembali ke sekolah untuk bicara dengan reverend engle. Guru tersebut mengatakan kepada ibunya bahwa thomas tak bisa belajar nancy sangat marah dengan cara guru yang sangat strik tersebut. Dia bawa kembali anaknya ke rumah dan memulai melakukan pembelajaran kepada thomas. Walaupun disebutkan bahwa dia mengikuti 2 sekolah yang lain, tetapi dia sangat jarang hadir di sekolah. Jadi, hampir seluruh masa pembelajaran thomas semasa kecilnya terjadi di rumah. Nancy edison menyemangati dan mendorong rasa ingin tahu thomas dengan belajar sendiri melalui buku dan experimen. Orang tuanya mempunyai dedikasi tinggi untuk mengajar anaknya. Mereka tidak memaksa anaknya untuk belajar sesuatu yang tidak disukai thomas. Maka thomas belajar tentang sesuatu terutama yang menarik baginya.
Sewaktu thomas berumur 9 tahun, nancy edison memberi edison buku sains dasar. Buku tersebut menjelaskan tentang bagaimana percobaan kimia dilakukan di rumah. Thomas melaksanakan setiap experimen yang ditulis pada buku tersebut. Dan nancy memberi buku sains lebih banyak untuk thomas. Akhirnya thomas sangat mencintai ilmu kimia dan membelanjakan semua uang jajannya untuk pembelian zat kimia pada toko pharmasi lokal. Dia mengumpulkan botol, kabel, dan ala-alat lainnya untuk experimennya. Pada umur 10 tahun, thomas membangun labaratorim sains pertama di basement rumah keluarganya. Bapaknya tidak menyetujui aktifitas thomas di lantai dasar tersebut. Kadangkala, sam bapaknya memberinya 1 penny (10 cent) agar thomas kembali membaca buku. Tetapi sering thomas menggunakannya untuk membeli lebih banyak zat kimia untuk experimennya. Semua botol yang digunakan dalam experimen diberi label. Dan tentunya dia mengetahui spesifik masing-masing botol tersebut. Karena memerlukan uang untuk membeli peralatan laboratoriumnya, ia menjual koran dan makanan kecil di kereta api. Pada umur 12 tahun, edison telah memiliki ruangan sendiri di kereta barang jalur kereta api yang selalu di ikutinya dalam berjualan. Selama mengikuti perjalanan kereta api tersebut, edison juga belajar tentang telegraf hingga diangkat menjadi operator telegraf.edison juga perna menjadi kepala komisi penasehat ankatan lautamerika serikat pada saat perang dunia i.
edison pertama kali menemukan telegraf yang dapat mencetak kembali signal yang dikirimkan. thomas alfa edison memiliki hak paten yang pertama untuk sebuah alat listrik yang dapat mencetak getaran suara. dari tahun 1870 sampai dengan 1875, edison banyak melakukan pembaharuan terhadap telegraf, termasuk pemancarnya, penerimanya, media cetaknya maupun pita pada pengetuknya. berbagai penemuannya terus mengalir sampai kematian edison. edison meninggal di new york pada tanggal 18 oktober 1931dengan meniggnalkan ratusan hasiil penemuannya.
2. konsep yan ditemukan
Dari tahun 1870 sampai dengan 1875, edison melakukan pembaharuan pada system telegraf, denan puncaknya pada penenuan suatu system dimana empat macam pesan dapat dikirimkan sekaligus melalui suatu kawat.
pada tahun 1870, edison bekerja sama dengan christopher soles bapak media ketik. dalam kerja sama ini edison berhasiul menyempurnahkan mesik ketik. pada tahun 1876, edison juga berhasil menyempurnahkan system telepon alezander graham bell. ia juga menemukan mikrofon. pada tahun 1877, edison menampilkan penemuan yang paling disenaginya. penemuan itu adalah alat perekam yan disebutnya “phonograph”. alat ini menggunakan suatu silinder dibunkus kertas timah, diputar dengan tangan sementara sepucuk jarum mengikuti jalur yang ada pada silinder tersebut. pada tahun 1877, edison mendapat hak paten “phonograph” yaitu alat yan dapat mencatat getaran suara.
pada tahun 1878 dengan menggunakan cara coba-coba, edison mulai menyelidiki pengembangan bola lampu pijar, ribuan percobaan yang dibuatnya sebelum mencapai hasil dengan menggunakan arang dari benang katun sebagai pijar yang ditaruh di tempat hampa udara hingga tidak terbakar habis dan katup udara di dasar bola lampu. arang benang jadi mengeluarkan sinar pijar yang terang. pada tanun 1979, edison membuat lampu pijar yang pertama dan hak paten lampu pijar didapatkan pada tahun 1880. tahun 1883, edison menemukan efek aliran elektroin pada filament.
3.pengembangan konsep.
pemasukan suara dalam gambar dilakukan pada tahun 1904 dan sampai sekarang kita banyak menemukan alat-alat perekam baik itu perekam gambar(kamera) diital* yang dapat digunakan tampa menggunakan film atau rol. atau juga handycam
pengembangan konsepnya yang lain adalah terlihat pada sistem pengiriman pesan melalui kawat yang sekarang telah dikembangkan system pengiriman pesan dengan menggunakan gelombang elektromagnetik. penemuan edison yang telah berhasil menyempurnakan sistem telepon mikrofon bersama graham bell. sekarang telah dikembangkan sistem komunikasi jarak dekat denggan memamfaatkan mikrofon, serta sekarang kita dapat mengirimkan informasi tidak hanya kata-kata dalam bentuk tulisan, tetapi dapat langsung dikirim dengan visualisasi dari orang yang mengirim pesan tersebut. sedangkan penemuan thomas alva edison yang terbesar yaitu tentang lampu pijar yang masih mengunakan arang benang katun sebagai bahan untuk dapat membuat lampu pijar, sekarang telah dikembangkangkan lampu-lampu pijar yang berasal dari bahan filament, kawat woltfram, yang ketahanannya jauh lebih baik dari arang benang katun.
4. aplikasi konsep
dengan penemuan edison tentang lampu pijar para asisten edison kemudian merencanakan prinsip dari pembangkitan tenaga listrik dan pembagiannya kerumah-rumah hingga jaringan pennerangan rumah dapat dilakukan secara praktis. di tahun 1882, stasiun pembangkit tenaga listrik yang pertama di buka di jalan pearl, new york, namun edison masih mengunakan system arus searah. pada tahun 1885 edison menemukan alat yang dapat mengirimkan grafik jarak jauh melalui signal udara. pada tahun 1884 kamera film komersial pertama kali di pertunjukan di new york. pemasukan suara dalam gambar dilakukan pada tahun 1904, dan alat-alat perekam baik itu perekam gambar(kamera) digital yang dapat di gunakan tampa mengunakan film atau rol atau juga handycam yang dapat lansung merekam kejadian-kedian yang sedang terjadi, video, dan lain-lain serta telah diterapkan diaplikasikan pada bioskop dengan suara dipertunjukkan pada tahun 1908.
5. konsep masadepan
untuk perkembangan konsep kedepan, kita dapat menggunakan alat-alat perekam dengan memakai berbagai peralatan yang lebih baik, yakni kita dapat mengakses/mengirim imformasi, pesan, gambar secara langsung dari pikiran kita ke pikiran orang yang kita ingginkan. selain itu juga, untuk keadaan krisis listrik yang sekarang sedang kita hadapi, dengan komsep pembuatan lampu pijar yang telah ditemukan edison, kita dapat membuat lampu pijar tenaga matahari yang dapat menerangi satu kota dengan kapasitas tertentu.
6. soal ¬¬denan jawabannya
soal :
1. kapan dan dimana thomas alva edison lahir dan meninggal dunia ?
2. kenapa thomas alva edison hanya mengalami pendidikan formal selama 3 bulan ? jelaskan
3. apa penemuan thomas alva edison dibaian peniriman pesan yang memperoleh hak paten yan pertama ? dan tahun berapa ?
4. percobaan apa yang dilakukan thomas alva edison pada tahun 1878 dan menunakan bahan apa sehingga ia berhasil ?
5. seperti apa pengembangan konsep dari penemuan thomas alva edison pada telegraf ?
jawab
1. thomas alva edison lahir di milan, ohio, amerika serikat pada tanggal 11 februari 1847 dan meninggal di new york pada tanggal 18 oktober 1931.
2. thomas alva edison hanya mengalami pendidikan formal selama 3 bulan karena urunya mengangap edison berotak udang dan beku seperti batu, dan setelah ia dikeluarkan, ia belajar dirumah denan bimbinan ibunya yang perna menjadi guru, dan ternyata ia banyak menalami perkembanan dan banyak sekali buku-buku yang dia baca terutama buku-buku yang berbaur mipa.
3. penemuan thomas alva edison dibaian peniriman pesan yang memperoleh hak paten yang pertama yaitu ia menemukan telegraf yang dapat mencetak kembali sinal yang dikirimkan dan memiliki hak paten yan pertama kali untuk sebuah alat listrik yan dapat mencetak getaran suara pada tahun 1870.
4. percobaan yang dilakukan thomas alva edison pada tahun 1878 denan mengunakan cara coba-coba edison mulai menyelidiki pengembangan bola lampu pijar denan ribuan percobaan, denan menggunakan arang dari benang katun sebaai pijar yang ditaruh didalam tempat hampa udara hingga tidak terbakar habis dan katub udara didasar bola lampu. arang benang tadi mengeluarkan sinar pijar yang terang dan pada tahun 1897 membuat lampu pijar yang pertama dan pada tahun 1980 memperoleh hak paten yang pertama atas bola lampu tersebut.
5. pengembangan konsep dari penemuan thomas alva edison pada telegraf yaitu terlihat pada system peniriman pesan melalui kawat dan sekarang telah dikembangkan system pengiriman pesan dengan mengunakan gelombangelektro menetik.
hawking
STEPHEN HAWKING (1942 - ….?)
A. Riwayat hidup
Stephen William Hawking dilahirkan di Oxpord inggris pada tanggal 8 januari 1942 (tepat 300 tahun setelah kematian Galileo). Ayah dan Ibunya bernama Frank dan Isabel Hawking. Beliau mempunyai dua orang adik perempuan , Philipa dan mary serta seorang adik angkat, Edwar . Hawking menonjolkan bakatnya terhadap matematika dan fisika sejak kecil . pada usia 11 tahun Hawking sekolah di St. Albens si Hertfordshire, kemudian melanjutkan ke universitas Oxford dan hendak belajar matematika. Karena bidang matematika belum tersedia, maka sbagai gantinya ia belajar Fisika.
Pada tahun 1962, Hawking behasil menjadi lulusan terbaik si universitas Oxford dan diterima sebagai mahasiswa pancasarjana di Cambridge. Pada tahun ini juga Hawking terserang penyakit Amyotrophic Selerosis (ALS). Sejenis penyakit neuron motorik yang kelak menyebabkannya lumpuh dan tidak bisa bicara. Penyakit ini bisa disembukan dan dokter mendiagnosis dia tidak akan hidup melebihi 2 atau 3 tahun lagi . Tetapi dengan dorongan seorang wanita muda Jane Wilde (yang kemudian menjadi istrinya dan memberikanya tiga orang anak, Robert, Lucy dan Tmmy) dia tidak meratapi nasibnya. Beliau kemudian memili propesi fisika teoritis sebab bidang ini benar-benar hanya membutuhkan otaknya yang tidak terpengaruh sama sekali oleh penyakitnya. Hawking berjuang hidup jauh lebih lama dibanding dengan prediksi dokter walaupun hal ini dirasakan tidak mungkin.
Stephen Hawking telah menjadi pendukung model dentumen besar (big bang) sejak masa-masa awalnya sebagi mahasiswa pascasarjana. Hawking berhasil lulus menjadi doctor tahun 1963. Pada usia 23 tahun. Tetapi penyakitnya semakin memburuk dan secara nerangsur- angsur ia mulai kehilangan kemampuan menggunakan lengan, kaki dan suaranya, oleh sebuah perusahaan di California Hawking diajarkan menggunakan suatu program komonikasi yang disebut Living Centre. Dengan program ini ia dapat menulis buku dan makalah maipun berbicara dengan orang-orang dengan menggunakan piranti bicara yang dipasang dikursi rodanya System computer ini dikendalikan Hawking oleh “sensor kedipan” Inframerah yang dipasang pada cermin matanya .
Skarang Hawking adalah seorang Lucaeian professor of mathematics di Cammpirdgen. Ini merupakan jembatan paling bergensi didunia akademis, yang pernah diduki antara lain oleh paul Dirac. Charles Baddege dan Isacc Newton. Hawking mendalami fisika teoritis, khususnya kosmologi dan grafitesi kuantum. Professor hawking mempinyai 12 gelar akademis kehormatan, dihadiai oleh CBE pada tahun 1982 dan sebagai rekan kehormatan pada tahun 1989.
Hal yang bisa jadi panutan dari Strphen Hawking adalah semangat hidup dan percaya diri yang tampak dar wajahnya. Dalam keadaan lumpu si kursi rodadan tidak bisa bicara, dia mengatakan bahwa dia bisa melakukan apapun, bahkan dengan penyakitnya ALS-nya sekalipun, dan bahkan Stephen Hawking menggap dirinya sebagi seotang yang bernasib baik.
B. Konsep yang ditemukan
Pada tahun 1968 Stephen Hawking bergabung dengan staf di institute Ilmu perbintangan dicabridgen dan mulai menerapkan hokum termodinamika kelubang hitam dengan menggunakan rimus matematika yang sangat rumit. Pada tahun 1971, mulai bekerja sama dengan Roger penrose untuk memberikan dukungan matematika pada teori dentumen besar (big beng) mengenal alam semesta. Dengan Roger penrose, Hawking menunjukkan bahwa teori relativitas umum Eistein yang menyiratkan waktu dan dan ruang akan membuat suatu pernulaan big beng dan lubang hitam. Ia kemudian menyajikan teori matematika yang sangat rumit untuk mrndukung teori relativitas Einsiein benar, maka alam semesta harus mempunyai singularitas atau titik awal, yaitu titik permulaan dalam ruang waktu. Hal ini kenudian membuat ia menyatukan teori relativitas Einstein dan teori kuantum, yang merupakan pengembangan ilmiah yang terbesar yang menyankut separu abad 20 ini. Satu konsukuensi dari penggabungan itu yang ditemukan adalah lubang hitam tidak sepenuhnya hitam, tapi perlu memancarkan radiasi dan secepatnya menguap dan menhilang. Hawking juga mengajukan bahwa setelah detumen besar, lorong-lorong hitam mini telah dibentuk.
Pada tahun 1974, Hawking memperhitungkanbahwa lubang-lubang hitam menciptakan panas dan memancarkan partikel-partikel zarah-zarah subatomic secara termal sehingga menhabiskan energinya dan kemudian meledak. Hal ini kemudian dikenal sebagai radiasi Hawking. Teori ini merupakan teori yang pertama yamg memberikan kaitan matematis antara grafitasi, mekanika kuantumdan thermodinamika. Buku yang pertama diterbitkan antara lain The large structure of SpaceTime, Brief history of taem (1988), Bleck Hole and Baby Universe and Other Essays (1993) dan The Universe In a Nutshell (2001).
C. Pengembangan konsep sampai sekarang
Pada juli 2004, Hawking mengemukakan teori barunya tentang lubang hitam yang bertentangan dengan lepercayaan selama ini terhadap lubang-lubang hitam.Secara klasik. Kenyataan suatu benda yang melintas horizontal peristiwa suatu lubang hitam akan hilang dari alam semeta kita dapat situjukkan. Hawking sejak awal meceruskan ide bahwa ketunggalan dipusat lubang hgitam (singularitas) dapat membentuk jembatang Ke “beby Universe” (alam semesta bayi) dan benda–benda hilang dfalam lubang hitam bisa ditunjukkan kesana: Teori amat popular dalam sains fiksi. Tetapi menurut ide baru Hawking yang dipersembahkan dalam pertemuan antar bangsa ke- 17 di Dublin, Irelend, bahwa lubang-lubang hitam pada akhirnya alan memindahkan benda yang diterimanya dalam bentuk butir biji yang tidak tentu.
D. Apliksi Dalam Kehidupan
Pada astronom dan ilmuan mentukan struktur jagad raya dan menentukandan menganalisis gelombang-grlombang elektromagnetikyang berasal dari bintang-bintang dan galakai –galaksi yang menempati jagad raya. Dengan teori Radiasi Hawking, Lubang dapat dideteksi keberadaanya dengan deteksi sinar- X dari lubang hitam lebih dideteksi bila ia merupakan sebuah bintang kembar. Misalnya Signus X-1 yang merupakan libang hitam yang menyerap gas hasil ledakan nuklir bintang maha raksasa kembaranya.
Pada tanggal 12 Desember 1970 sarelit yang khususnya sipakai untuk mengamati pancaran sinar –X benda-benda langit, atas kerja sama lembaga-lembaga penelitian Italia dan Amerika Serikat. Satelit ini diberi nama satrlit Uhur, yamg kemudian mengedetipikasi pancaran sinar -X lain yang diduga berasal dari lubang hitam dan mendapatkan calon-calon lubang lain seperti V-861 scorpio, GX 339-4. SS 443dan Circinus X-2.
E. Konsep Kedepan yang Bisa Dikembangkan
Lubang hitam adalah pemusatan masa yang cukup besar sehingga menhasilkan gaya grafitasi yang sangat besar. Gaya grafitasi yang sangat besar ini mencegah apapun yang lolos sarinya. Medang grafitasi yang kuat sehingga kecepatan lepas didekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektomagnetik yang dapat lolos dari grafitasinya. Bahkan cahaya dapat masuk tetapi tidak dapat kelur atau melewatinya . secara teoritis, lubang hitam dapat memiliki ukuran apapun, dari mikroskopik sampai keukuran jagad raya dapat diamati.
Seandainya dalam masa dating ditemukan sebuah konsep yang bisa menciptakan sebuah alat yang memiliki kecepatan yang jauh lebih besar dari kecepatan cahaya, kemudian alat tersebutdapat mengantar kita kelubang hitam tampa terpengaruh gaya grafitasinya sehingga dapat menhindari singularitasnya . Kita mungkin dapat melewati lorong yang disebut “lubang hitam” dalam sains fiksi, sehingga dapat menemukan jagad raya lainya.
Tapi hal itupun terbentur apakah lubang cacing itu benar-benar ada. Dan kalaupun ada . apakah kita dapat melewati tampa menjadi potongan-potongan kecil seperti pada teori Stephen Hawking.
A. Riwayat hidup
Stephen William Hawking dilahirkan di Oxpord inggris pada tanggal 8 januari 1942 (tepat 300 tahun setelah kematian Galileo). Ayah dan Ibunya bernama Frank dan Isabel Hawking. Beliau mempunyai dua orang adik perempuan , Philipa dan mary serta seorang adik angkat, Edwar . Hawking menonjolkan bakatnya terhadap matematika dan fisika sejak kecil . pada usia 11 tahun Hawking sekolah di St. Albens si Hertfordshire, kemudian melanjutkan ke universitas Oxford dan hendak belajar matematika. Karena bidang matematika belum tersedia, maka sbagai gantinya ia belajar Fisika.
Pada tahun 1962, Hawking behasil menjadi lulusan terbaik si universitas Oxford dan diterima sebagai mahasiswa pancasarjana di Cambridge. Pada tahun ini juga Hawking terserang penyakit Amyotrophic Selerosis (ALS). Sejenis penyakit neuron motorik yang kelak menyebabkannya lumpuh dan tidak bisa bicara. Penyakit ini bisa disembukan dan dokter mendiagnosis dia tidak akan hidup melebihi 2 atau 3 tahun lagi . Tetapi dengan dorongan seorang wanita muda Jane Wilde (yang kemudian menjadi istrinya dan memberikanya tiga orang anak, Robert, Lucy dan Tmmy) dia tidak meratapi nasibnya. Beliau kemudian memili propesi fisika teoritis sebab bidang ini benar-benar hanya membutuhkan otaknya yang tidak terpengaruh sama sekali oleh penyakitnya. Hawking berjuang hidup jauh lebih lama dibanding dengan prediksi dokter walaupun hal ini dirasakan tidak mungkin.
Stephen Hawking telah menjadi pendukung model dentumen besar (big bang) sejak masa-masa awalnya sebagi mahasiswa pascasarjana. Hawking berhasil lulus menjadi doctor tahun 1963. Pada usia 23 tahun. Tetapi penyakitnya semakin memburuk dan secara nerangsur- angsur ia mulai kehilangan kemampuan menggunakan lengan, kaki dan suaranya, oleh sebuah perusahaan di California Hawking diajarkan menggunakan suatu program komonikasi yang disebut Living Centre. Dengan program ini ia dapat menulis buku dan makalah maipun berbicara dengan orang-orang dengan menggunakan piranti bicara yang dipasang dikursi rodanya System computer ini dikendalikan Hawking oleh “sensor kedipan” Inframerah yang dipasang pada cermin matanya .
Skarang Hawking adalah seorang Lucaeian professor of mathematics di Cammpirdgen. Ini merupakan jembatan paling bergensi didunia akademis, yang pernah diduki antara lain oleh paul Dirac. Charles Baddege dan Isacc Newton. Hawking mendalami fisika teoritis, khususnya kosmologi dan grafitesi kuantum. Professor hawking mempinyai 12 gelar akademis kehormatan, dihadiai oleh CBE pada tahun 1982 dan sebagai rekan kehormatan pada tahun 1989.
Hal yang bisa jadi panutan dari Strphen Hawking adalah semangat hidup dan percaya diri yang tampak dar wajahnya. Dalam keadaan lumpu si kursi rodadan tidak bisa bicara, dia mengatakan bahwa dia bisa melakukan apapun, bahkan dengan penyakitnya ALS-nya sekalipun, dan bahkan Stephen Hawking menggap dirinya sebagi seotang yang bernasib baik.
B. Konsep yang ditemukan
Pada tahun 1968 Stephen Hawking bergabung dengan staf di institute Ilmu perbintangan dicabridgen dan mulai menerapkan hokum termodinamika kelubang hitam dengan menggunakan rimus matematika yang sangat rumit. Pada tahun 1971, mulai bekerja sama dengan Roger penrose untuk memberikan dukungan matematika pada teori dentumen besar (big beng) mengenal alam semesta. Dengan Roger penrose, Hawking menunjukkan bahwa teori relativitas umum Eistein yang menyiratkan waktu dan dan ruang akan membuat suatu pernulaan big beng dan lubang hitam. Ia kemudian menyajikan teori matematika yang sangat rumit untuk mrndukung teori relativitas Einsiein benar, maka alam semesta harus mempunyai singularitas atau titik awal, yaitu titik permulaan dalam ruang waktu. Hal ini kenudian membuat ia menyatukan teori relativitas Einstein dan teori kuantum, yang merupakan pengembangan ilmiah yang terbesar yang menyankut separu abad 20 ini. Satu konsukuensi dari penggabungan itu yang ditemukan adalah lubang hitam tidak sepenuhnya hitam, tapi perlu memancarkan radiasi dan secepatnya menguap dan menhilang. Hawking juga mengajukan bahwa setelah detumen besar, lorong-lorong hitam mini telah dibentuk.
Pada tahun 1974, Hawking memperhitungkanbahwa lubang-lubang hitam menciptakan panas dan memancarkan partikel-partikel zarah-zarah subatomic secara termal sehingga menhabiskan energinya dan kemudian meledak. Hal ini kemudian dikenal sebagai radiasi Hawking. Teori ini merupakan teori yang pertama yamg memberikan kaitan matematis antara grafitasi, mekanika kuantumdan thermodinamika. Buku yang pertama diterbitkan antara lain The large structure of SpaceTime, Brief history of taem (1988), Bleck Hole and Baby Universe and Other Essays (1993) dan The Universe In a Nutshell (2001).
C. Pengembangan konsep sampai sekarang
Pada juli 2004, Hawking mengemukakan teori barunya tentang lubang hitam yang bertentangan dengan lepercayaan selama ini terhadap lubang-lubang hitam.Secara klasik. Kenyataan suatu benda yang melintas horizontal peristiwa suatu lubang hitam akan hilang dari alam semeta kita dapat situjukkan. Hawking sejak awal meceruskan ide bahwa ketunggalan dipusat lubang hgitam (singularitas) dapat membentuk jembatang Ke “beby Universe” (alam semesta bayi) dan benda–benda hilang dfalam lubang hitam bisa ditunjukkan kesana: Teori amat popular dalam sains fiksi. Tetapi menurut ide baru Hawking yang dipersembahkan dalam pertemuan antar bangsa ke- 17 di Dublin, Irelend, bahwa lubang-lubang hitam pada akhirnya alan memindahkan benda yang diterimanya dalam bentuk butir biji yang tidak tentu.
D. Apliksi Dalam Kehidupan
Pada astronom dan ilmuan mentukan struktur jagad raya dan menentukandan menganalisis gelombang-grlombang elektromagnetikyang berasal dari bintang-bintang dan galakai –galaksi yang menempati jagad raya. Dengan teori Radiasi Hawking, Lubang dapat dideteksi keberadaanya dengan deteksi sinar- X dari lubang hitam lebih dideteksi bila ia merupakan sebuah bintang kembar. Misalnya Signus X-1 yang merupakan libang hitam yang menyerap gas hasil ledakan nuklir bintang maha raksasa kembaranya.
Pada tanggal 12 Desember 1970 sarelit yang khususnya sipakai untuk mengamati pancaran sinar –X benda-benda langit, atas kerja sama lembaga-lembaga penelitian Italia dan Amerika Serikat. Satelit ini diberi nama satrlit Uhur, yamg kemudian mengedetipikasi pancaran sinar -X lain yang diduga berasal dari lubang hitam dan mendapatkan calon-calon lubang lain seperti V-861 scorpio, GX 339-4. SS 443dan Circinus X-2.
E. Konsep Kedepan yang Bisa Dikembangkan
Lubang hitam adalah pemusatan masa yang cukup besar sehingga menhasilkan gaya grafitasi yang sangat besar. Gaya grafitasi yang sangat besar ini mencegah apapun yang lolos sarinya. Medang grafitasi yang kuat sehingga kecepatan lepas didekatnya mendekati kecepatan cahaya. Tak ada sesuatu, termasuk radiasi elektomagnetik yang dapat lolos dari grafitasinya. Bahkan cahaya dapat masuk tetapi tidak dapat kelur atau melewatinya . secara teoritis, lubang hitam dapat memiliki ukuran apapun, dari mikroskopik sampai keukuran jagad raya dapat diamati.
Seandainya dalam masa dating ditemukan sebuah konsep yang bisa menciptakan sebuah alat yang memiliki kecepatan yang jauh lebih besar dari kecepatan cahaya, kemudian alat tersebutdapat mengantar kita kelubang hitam tampa terpengaruh gaya grafitasinya sehingga dapat menhindari singularitasnya . Kita mungkin dapat melewati lorong yang disebut “lubang hitam” dalam sains fiksi, sehingga dapat menemukan jagad raya lainya.
Tapi hal itupun terbentur apakah lubang cacing itu benar-benar ada. Dan kalaupun ada . apakah kita dapat melewati tampa menjadi potongan-potongan kecil seperti pada teori Stephen Hawking.
robert hooke
ROBERT HOOKE
(1635-1703)
A. SEJARAH HIDUP
Robert Hooke lahir di Freshwater, Isle of Wight, Inggris pada tanggal 18 Juli 1635, ia adalah seorang penemu, ahli kimia dan matematika, arsitek serta filsuf. Ia adalah putra seorang pendeta. Ayahnya bernama John Hooke seorang kurator pada museum Gereja All Saints. Pada masa kecil Hooke belajar pada ayahnya. Karena orang tuanya miskin, Hooke tidak leluasa untuk memilih tempat belajar dan akhirnya dia tertarik dengan seni, dan kemudian ia dikiriiim ke London untuk belajar pada seorang pelukis Peter Lely. Ia kemudian berubah minat dan akhirnya ia mendaftarkan diri di sekolah Westminter untuk belajar karya-karya klasik dan matematika. Selanjutnya ia belajar di Universitas Oxford selama dua tahun dan kemudian ia ditunjuk sebagai asisten Robert Boyle berkat rekomendasi Profesor Kimia Thomas Willis yang membimbing Hooke. Robert Boyle ketika itu baru datang dari Oxford dan sedang mencari asisten untuk membantu dalam pembuatan pompa udara. Robert Hooke menghabiskan waktu dengan Boyle selama dua dekade dan menghasilkan kemajuan luar biasa pada bidang mekanika.
Pada tahun 1662, Hooke diterima sebagai anggota Curator Royal Society tugas utamanya adalah mengusulkan dan membuat beberapa macam percobaan untuk diajukan pada pertemuan mingguan kelompok itu. Dua tahun berikutnya, Hooke menduduki posisi sebagai profesor bidang geometri pada Gresham Collage, menggantikan posisi Issac Borrow yang mundur dari jabatan itu. Di tengah kesibukannya sebagai Kurator Royal Society pada tahun 1665 Hooke menerbitkan buku yang diberi judul Mikrographia, buku ini yang merupakan buku bidang biologi disebut-sebut sebagai buku yang hanya dibuatnya, tetapi juga berisi sejumlah yang indah dan tidak lazim dari seorang yang memiliki keahlian menggambar.
Kepiawaian Hooke sebagai ilmuan yang serba bisa ditunjukkan pada tahun 1666, ketika terjadi kebakaran besar di kota London. Hooke yang memiliki kemampuan menggambar seperti layaknya seorang arsitek membuat master plan dan perencanaan kembali gedung-gedung yang telah rusak karena terbakar. Dewan kota kemudian memilih Hooke untuk menjadi perencana pembangunan kota dibawah pengawsan Sir Cristopher Wren, salah seorang yang kemudian menjadi sahabat dekat Hooke menemukan peran oksigen dalam sistem pernapasan.
Robert Hooke dapat dikatakan hidupnya kurang bahagia. Ia mudah tersinggung terutma jika ia curiga bahwa seseorang akan mencuri idenya, sering sakit dan terus menerus menderita sakit pencernaan, pusing dan tidak bisa tidur, bahkan tidurnya hanya tiga atau empat jam di malam hari. Ia juga menderita penyakit diabetes yang menahun, kakinya meradang dan menjadi buta pada tahun 1702 dan satu tahun berikutnya, tepatnya pada tanggal 3 Maret 1703 Robert Hooke meninggal dunia di Gresham College London Inggris.
B. KONSEP YANG DITEMUKAN
Robert Hooke memiliki perhatian yang sangat luas di bidang keilmuan, mulia dari astronomi sampai geologi, hukum kekekalan (elastisitas) masih memakai namanya. Ia memberikan sumbangan besar ke arah menerangkan gerakan planet dengan mengatakan bahwa orbit planet-planet itu akibat dari gabungan inersia menuruni garis lurus dan gaya tarik matahari.
Hukum Hooke yang ditemukan dengan rumus F =-kx dimana tanda (-) menyatakan bahwa arah F berlawanan denagn arah perubahan panjang x. Menurut Hooke F = -kx, dengan x diukur dengan posisi keseimbangan pegas. Tanda (-) menunjukkan bahwapegas diregangkan (x > 0), gaya yang dikerjakan pegas mempunyai arah sehingga menyusutkan x. Sebaiknya, waktu mendesak pegas (x < 0), gaya pegas pada arah x yang positif sedangkan k disebut konstanta pegas, mempunyai dimensi gaya/panjang.
Kemudian temuan yang lain ditemukan seperti pompa udara, mikroskop, teleskop, jam, serta yang paling populer adalah sebagai penemu hukum Hooke, dan sambungan-sambuangan universal.
C. SEJARAH PENGEMBANGAN KONSEP
Pengembangan konsep temuan dari Robert Hooke dimana ia memiliki perhatian yang sangat luas dibidang keilmuwan,mulai dari Astronomi sampai Geologi, termasuk teori Cahaya dan Pembakaran. Hukum dasar tentang kekenyalan ( elastisitas ) masih memakai namanya. Ia memberi sumbangan besar kearah menerangkan gerakan planet dengan mangatakan bahwa orbit planet-planet merupakan akibat dari gaya tarik matahari. Gaya tarik matahari itu berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya .Sayangnya, Hooke tidak bisa membuktikan hukum itu secara matematika. Selanjutnya ia menceritakan perumusan teorinya kepada Isaac Newton yang memiliki kemampuan luar biasa di bidang matematika. Akibatnya gagasan tersebut dikembangkan oleh Newton dengan penjabaran matematika.
Pada tahun 1960-an, Robert Boyle dan pembantunya Robert Hooke, menemukan kamera portable (bisa dipindah-pindah) obscura. Penemuan mereka ini disempurnakan lagi oleh Johann Zahn tahun 1685. Kamera ini sering kita lihat di film-film bertema jaman dahulu. Kamera ini memakai lampu kliat yang meledak dan mengeluarkan asap.
Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang Quercus suber menggunakan mikroskop. Dalam pengamatannya, ia menemukan adanya ruang-ruang kosong yang dibatasi dinding tebal. Robert Hooke menyebut ruang-ruang kosong tersebut dengan istilah cellulae artinya sel. Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Sejak penemuan itu, beberapa ilmuan semakin berlomba untuk mengetahui lebih banyak tentang sel.
Konsep yang ditemukan oleh Hooke sampai sekarang ini mengalami kemajuan, misalnya dibidang mekanika. Hooke berupa kronometer atau jam kasa tetapi selalu tepat dan berguna untuk menentukan kedudukan garis sebuah kapal laut.
Kemudian hukum Hooke yang ditemukan dikembangkan disekolah-sekolah mulai dari SD, SMP, SMU dan Perguruan Tinggi.
D. APLIKASI KONSEP
Temuan-temuan dari Hooke tersebut diaplikasikandalam kehidupan seperti:
1. Mikroskop digunakan untuk melihat benda-benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata telanjang.
2. Teleskop untuk melihat benda-benda jauh.
3. Alat pengukur gravitasi bumi.
4. Jam yang menggunakan per dan bukan ayunan digunakan sebagai pengaturan waktu dan kronometer yaitu sebuah jam kasa tetapi selalu tepat dan berguna untuk menentukan kedudukan garis sebuah kapal di laut.
5. Sambungan-sambungan universal pada tongkat persnilan mobil.
6. Hukum Hooke dapat diaplikasikan dalam pembuatan ayunan pegas.
E. PENGEMBANGAN KONSEP KE DEPAN
Menurut pemikiran saya, pengembangan konsep keedepan yang bisa dikembangkan yaitu:
1. Misalnya untuk temuan Hooke berupa jam kasa, dimasa yang akan datang kita dapat membuat suatu alat yang tidak hanya mampu menentukan kedudukan garis lintang sebuah kapal tetapi juga mampu memberikan informasi kedudukan seseorang dimanapun dia berada sehingga kita dapat langsung mengetahui dimana dia berada saat itu.
2. Dengan perkembangan IPTEK memungkinkan adanya ayunan pegas yang memakai remote kontrol.
F. SOAL
1. Berapakah volume dari sebongkahah besi bermassa 5 kg dimana diketahui ρ = 7,96 x 103 kg/m3?
2. Bandingkanlah volume es dan air yang massanya 5kg. Diketahui ρair = 103 kg/m3 dan ρ = 0,92 x 103 kg/m3!
3. Sebuah peluru bermassa 0,100kg ditekan pada suatu pegas didalam sutau tabung horizontal seperti ditunjukkan dalam gambar berikut.
Pegas (dengan tetapan oegas k = 2250 N/m) termampatkan 6,0 cm dan kemudian terlepas. Jika peluru dikendurkan dari pegas ketika pegas mencapai panjang normalnya (x = 0), berapa kecepatan yang diperoleh peluru?
m
6,0 cm (a)
v2 (b)
4. Sebuah batang kecil dengan massa 0,10 kg panjang 0,10 m digantungkan pada kawat pada pusatnya dan tegak lurus kepada panjangnya. Kawat dipuntirkan dan batang mulai berosilasi. Periodenya ternyata 2,0 s. Jika sebuah keping datar berbentuk segitiga sama sisi digantungkan pada kawat itu pada pusatnya, periodenya ternyata 6,0 s. Tentukanlah kelembaman rotasi segitiga terhadap sumbu ini!
5. Tentukanlah panjang bandul sederhana yang periodenya sama dengan periode suatu bandul fisis tertentu.
6. Sebuah piringan dipasak pada bagian tepinya (lihat gambar dibawah ini). Tentukanlah periodenya untuk osilasi kecil dan panjang bandul sederhana yang serta dengannya.
7. Periode sebuah piringan yang berjari-jari 10,2 cm yang mengalami osilasi kecil terhadap pasak ditepinya adalah 0,78s. Tentukanlah harga g, percepatan gravitasi ditempat tersebut.
8. Sebuah pegas horizontal, bila dikenai gaya sebesar 0,75 pon ternyata terentang sejauh 3,0 inci dari titik seimabngnya. Sebuah benda seberat 1,5 pon kemudian dipasang diujung pegas dan ditarik sejauh 4,0 inci dari titik seimabngnya sepanjang meja horizontal tanpa gesekan. Benda kemudian dilepaskan dan melakukan gerak harmonik.
a. Berapakah konstanta gaya pegas?
b. Berapakah gaya yang dikerjakan oleh pegas pada benda 1,5 pon tepat sebelum dilepaskan?
c. Berapakah periode osilasi setelah dilepaskan?
G. JAWABAN SOAL
1. Jawab
Diketahui massa jenis besi = 7,96 x 103 kg/m3
= 6,28 x
2. Jawab
Volume dari es:
5,43 x 10-3 m3
sedangkan volume dari air yang massanya sama:
= 5 x
Kita lihat bahwa dengan massa yang sama es memiliki volume lebih besar dari air.
3. Jawab
Pada arah horizontal,satu-satunya gaya pada peluru (dengan gaya dilakukan oleg gaya normal yang dilakukan pada peluru oleh tabung. (setelah peluru meninggalkan tabung, tentu saja dia akan mengikuti suatu lintasan gerak peluru dibawah pengaruh gravitasia. kita gunakan persamaan.
Dengan titik 1 merupakan titik pemampatan maximum pegas, sehingga = 0 (peluru belum dilepaskan) dan = - 0,060 m. Kitapilih menjadi titik peluru saat melayang dari pegas dari gambar (b), sehingga = 0 dan kita ingin mencari jadi persamaan diatas dapat ditulis
0+
dan = = (250 N/m)(0,060 m3 )/(0,100kg)
= 9,0 m3 / s2
Sehingga V2 = = 3,0 m/s
m
6,0 cm (a)
v2 (b)
4. Jawab
Kelembaman rotasi batang adalah Ml¬¬2/12. Jadi
Ibatang = = 8,3x10-5 kg.m2
Dari persamaan T = 2 π
= 1/2 atau Isegitiga =I batang 2
Segitiga
Isegitiga = ( 8,3 x 10-5 kg.m2) 2 = 7,5 x 10-4 kg.m2.
5. Jawab
Dengan menyamakan periode bandul sederhana dengan periode kita peroleh
T = 2π atau I =
6. Kelembamanb rotasi piringan terhadap sumbu yang melalui pusatnya adalah Mr2, dengan r adalah jari-jari dan M adalah massa piringan. Kelembaman rotasi terhadap pasak di tepi piringan adalah
I = + Mr2 = Mr2.
Jadi periodenya, dengan d = r, adalah
T = 2π = 2π = 2π
Tidak bergantung pada massa piringan.
Bandul sederhana dengan periode yang sama memiliki panjang.
l =
atau tiga perenpat kali diameter piringan. Jadi pusat osilasi piringan yang dipasak di P ditik O, pada jarak dibawah titik penyangganya.
7. Jawab
Dari T = 2 π kita peroleh
g =
dengan T = 0,784 s dan r = 0,102 m, kita peroleh
g = m/s2 = 9,82 m/s2
8. Jawab
(a) Gaya sebesar 0,75 pon pada pegas memberikan simpangan sebesar 0,25 kaki.
Jadi, k = F/x = 0,75 pon/0,25 kaki = 3,0 pon/kaki. kaki.
(b) Pegas ditarik sejauh 4,0 inci atau kaki. Jadi gaya yang dilakukan oleh pegas adalah
F = -kx = -(3,0 pon/kaki)
Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya tersebut berlawanan arah dengan pergeseran.
(c) T = 2π s = s = 0,79 s.
Perioda ini bersesuaian dengan frekuensi v (=1/T) sebesar 1,3 Hz atau dengan frekuensi sudut ω (2πv)sebesar 8,0 rad/s.
(1635-1703)
A. SEJARAH HIDUP
Robert Hooke lahir di Freshwater, Isle of Wight, Inggris pada tanggal 18 Juli 1635, ia adalah seorang penemu, ahli kimia dan matematika, arsitek serta filsuf. Ia adalah putra seorang pendeta. Ayahnya bernama John Hooke seorang kurator pada museum Gereja All Saints. Pada masa kecil Hooke belajar pada ayahnya. Karena orang tuanya miskin, Hooke tidak leluasa untuk memilih tempat belajar dan akhirnya dia tertarik dengan seni, dan kemudian ia dikiriiim ke London untuk belajar pada seorang pelukis Peter Lely. Ia kemudian berubah minat dan akhirnya ia mendaftarkan diri di sekolah Westminter untuk belajar karya-karya klasik dan matematika. Selanjutnya ia belajar di Universitas Oxford selama dua tahun dan kemudian ia ditunjuk sebagai asisten Robert Boyle berkat rekomendasi Profesor Kimia Thomas Willis yang membimbing Hooke. Robert Boyle ketika itu baru datang dari Oxford dan sedang mencari asisten untuk membantu dalam pembuatan pompa udara. Robert Hooke menghabiskan waktu dengan Boyle selama dua dekade dan menghasilkan kemajuan luar biasa pada bidang mekanika.
Pada tahun 1662, Hooke diterima sebagai anggota Curator Royal Society tugas utamanya adalah mengusulkan dan membuat beberapa macam percobaan untuk diajukan pada pertemuan mingguan kelompok itu. Dua tahun berikutnya, Hooke menduduki posisi sebagai profesor bidang geometri pada Gresham Collage, menggantikan posisi Issac Borrow yang mundur dari jabatan itu. Di tengah kesibukannya sebagai Kurator Royal Society pada tahun 1665 Hooke menerbitkan buku yang diberi judul Mikrographia, buku ini yang merupakan buku bidang biologi disebut-sebut sebagai buku yang hanya dibuatnya, tetapi juga berisi sejumlah yang indah dan tidak lazim dari seorang yang memiliki keahlian menggambar.
Kepiawaian Hooke sebagai ilmuan yang serba bisa ditunjukkan pada tahun 1666, ketika terjadi kebakaran besar di kota London. Hooke yang memiliki kemampuan menggambar seperti layaknya seorang arsitek membuat master plan dan perencanaan kembali gedung-gedung yang telah rusak karena terbakar. Dewan kota kemudian memilih Hooke untuk menjadi perencana pembangunan kota dibawah pengawsan Sir Cristopher Wren, salah seorang yang kemudian menjadi sahabat dekat Hooke menemukan peran oksigen dalam sistem pernapasan.
Robert Hooke dapat dikatakan hidupnya kurang bahagia. Ia mudah tersinggung terutma jika ia curiga bahwa seseorang akan mencuri idenya, sering sakit dan terus menerus menderita sakit pencernaan, pusing dan tidak bisa tidur, bahkan tidurnya hanya tiga atau empat jam di malam hari. Ia juga menderita penyakit diabetes yang menahun, kakinya meradang dan menjadi buta pada tahun 1702 dan satu tahun berikutnya, tepatnya pada tanggal 3 Maret 1703 Robert Hooke meninggal dunia di Gresham College London Inggris.
B. KONSEP YANG DITEMUKAN
Robert Hooke memiliki perhatian yang sangat luas di bidang keilmuan, mulia dari astronomi sampai geologi, hukum kekekalan (elastisitas) masih memakai namanya. Ia memberikan sumbangan besar ke arah menerangkan gerakan planet dengan mengatakan bahwa orbit planet-planet itu akibat dari gabungan inersia menuruni garis lurus dan gaya tarik matahari.
Hukum Hooke yang ditemukan dengan rumus F =-kx dimana tanda (-) menyatakan bahwa arah F berlawanan denagn arah perubahan panjang x. Menurut Hooke F = -kx, dengan x diukur dengan posisi keseimbangan pegas. Tanda (-) menunjukkan bahwapegas diregangkan (x > 0), gaya yang dikerjakan pegas mempunyai arah sehingga menyusutkan x. Sebaiknya, waktu mendesak pegas (x < 0), gaya pegas pada arah x yang positif sedangkan k disebut konstanta pegas, mempunyai dimensi gaya/panjang.
Kemudian temuan yang lain ditemukan seperti pompa udara, mikroskop, teleskop, jam, serta yang paling populer adalah sebagai penemu hukum Hooke, dan sambungan-sambuangan universal.
C. SEJARAH PENGEMBANGAN KONSEP
Pengembangan konsep temuan dari Robert Hooke dimana ia memiliki perhatian yang sangat luas dibidang keilmuwan,mulai dari Astronomi sampai Geologi, termasuk teori Cahaya dan Pembakaran. Hukum dasar tentang kekenyalan ( elastisitas ) masih memakai namanya. Ia memberi sumbangan besar kearah menerangkan gerakan planet dengan mangatakan bahwa orbit planet-planet merupakan akibat dari gaya tarik matahari. Gaya tarik matahari itu berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya .Sayangnya, Hooke tidak bisa membuktikan hukum itu secara matematika. Selanjutnya ia menceritakan perumusan teorinya kepada Isaac Newton yang memiliki kemampuan luar biasa di bidang matematika. Akibatnya gagasan tersebut dikembangkan oleh Newton dengan penjabaran matematika.
Pada tahun 1960-an, Robert Boyle dan pembantunya Robert Hooke, menemukan kamera portable (bisa dipindah-pindah) obscura. Penemuan mereka ini disempurnakan lagi oleh Johann Zahn tahun 1685. Kamera ini sering kita lihat di film-film bertema jaman dahulu. Kamera ini memakai lampu kliat yang meledak dan mengeluarkan asap.
Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang Quercus suber menggunakan mikroskop. Dalam pengamatannya, ia menemukan adanya ruang-ruang kosong yang dibatasi dinding tebal. Robert Hooke menyebut ruang-ruang kosong tersebut dengan istilah cellulae artinya sel. Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Sejak penemuan itu, beberapa ilmuan semakin berlomba untuk mengetahui lebih banyak tentang sel.
Konsep yang ditemukan oleh Hooke sampai sekarang ini mengalami kemajuan, misalnya dibidang mekanika. Hooke berupa kronometer atau jam kasa tetapi selalu tepat dan berguna untuk menentukan kedudukan garis sebuah kapal laut.
Kemudian hukum Hooke yang ditemukan dikembangkan disekolah-sekolah mulai dari SD, SMP, SMU dan Perguruan Tinggi.
D. APLIKASI KONSEP
Temuan-temuan dari Hooke tersebut diaplikasikandalam kehidupan seperti:
1. Mikroskop digunakan untuk melihat benda-benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata telanjang.
2. Teleskop untuk melihat benda-benda jauh.
3. Alat pengukur gravitasi bumi.
4. Jam yang menggunakan per dan bukan ayunan digunakan sebagai pengaturan waktu dan kronometer yaitu sebuah jam kasa tetapi selalu tepat dan berguna untuk menentukan kedudukan garis sebuah kapal di laut.
5. Sambungan-sambungan universal pada tongkat persnilan mobil.
6. Hukum Hooke dapat diaplikasikan dalam pembuatan ayunan pegas.
E. PENGEMBANGAN KONSEP KE DEPAN
Menurut pemikiran saya, pengembangan konsep keedepan yang bisa dikembangkan yaitu:
1. Misalnya untuk temuan Hooke berupa jam kasa, dimasa yang akan datang kita dapat membuat suatu alat yang tidak hanya mampu menentukan kedudukan garis lintang sebuah kapal tetapi juga mampu memberikan informasi kedudukan seseorang dimanapun dia berada sehingga kita dapat langsung mengetahui dimana dia berada saat itu.
2. Dengan perkembangan IPTEK memungkinkan adanya ayunan pegas yang memakai remote kontrol.
F. SOAL
1. Berapakah volume dari sebongkahah besi bermassa 5 kg dimana diketahui ρ = 7,96 x 103 kg/m3?
2. Bandingkanlah volume es dan air yang massanya 5kg. Diketahui ρair = 103 kg/m3 dan ρ = 0,92 x 103 kg/m3!
3. Sebuah peluru bermassa 0,100kg ditekan pada suatu pegas didalam sutau tabung horizontal seperti ditunjukkan dalam gambar berikut.
Pegas (dengan tetapan oegas k = 2250 N/m) termampatkan 6,0 cm dan kemudian terlepas. Jika peluru dikendurkan dari pegas ketika pegas mencapai panjang normalnya (x = 0), berapa kecepatan yang diperoleh peluru?
m
6,0 cm (a)
v2 (b)
4. Sebuah batang kecil dengan massa 0,10 kg panjang 0,10 m digantungkan pada kawat pada pusatnya dan tegak lurus kepada panjangnya. Kawat dipuntirkan dan batang mulai berosilasi. Periodenya ternyata 2,0 s. Jika sebuah keping datar berbentuk segitiga sama sisi digantungkan pada kawat itu pada pusatnya, periodenya ternyata 6,0 s. Tentukanlah kelembaman rotasi segitiga terhadap sumbu ini!
5. Tentukanlah panjang bandul sederhana yang periodenya sama dengan periode suatu bandul fisis tertentu.
6. Sebuah piringan dipasak pada bagian tepinya (lihat gambar dibawah ini). Tentukanlah periodenya untuk osilasi kecil dan panjang bandul sederhana yang serta dengannya.
7. Periode sebuah piringan yang berjari-jari 10,2 cm yang mengalami osilasi kecil terhadap pasak ditepinya adalah 0,78s. Tentukanlah harga g, percepatan gravitasi ditempat tersebut.
8. Sebuah pegas horizontal, bila dikenai gaya sebesar 0,75 pon ternyata terentang sejauh 3,0 inci dari titik seimabngnya. Sebuah benda seberat 1,5 pon kemudian dipasang diujung pegas dan ditarik sejauh 4,0 inci dari titik seimabngnya sepanjang meja horizontal tanpa gesekan. Benda kemudian dilepaskan dan melakukan gerak harmonik.
a. Berapakah konstanta gaya pegas?
b. Berapakah gaya yang dikerjakan oleh pegas pada benda 1,5 pon tepat sebelum dilepaskan?
c. Berapakah periode osilasi setelah dilepaskan?
G. JAWABAN SOAL
1. Jawab
Diketahui massa jenis besi = 7,96 x 103 kg/m3
= 6,28 x
2. Jawab
Volume dari es:
5,43 x 10-3 m3
sedangkan volume dari air yang massanya sama:
= 5 x
Kita lihat bahwa dengan massa yang sama es memiliki volume lebih besar dari air.
3. Jawab
Pada arah horizontal,satu-satunya gaya pada peluru (dengan gaya dilakukan oleg gaya normal yang dilakukan pada peluru oleh tabung. (setelah peluru meninggalkan tabung, tentu saja dia akan mengikuti suatu lintasan gerak peluru dibawah pengaruh gravitasia. kita gunakan persamaan.
Dengan titik 1 merupakan titik pemampatan maximum pegas, sehingga = 0 (peluru belum dilepaskan) dan = - 0,060 m. Kitapilih menjadi titik peluru saat melayang dari pegas dari gambar (b), sehingga = 0 dan kita ingin mencari jadi persamaan diatas dapat ditulis
0+
dan = = (250 N/m)(0,060 m3 )/(0,100kg)
= 9,0 m3 / s2
Sehingga V2 = = 3,0 m/s
m
6,0 cm (a)
v2 (b)
4. Jawab
Kelembaman rotasi batang adalah Ml¬¬2/12. Jadi
Ibatang = = 8,3x10-5 kg.m2
Dari persamaan T = 2 π
= 1/2 atau Isegitiga =I batang 2
Segitiga
Isegitiga = ( 8,3 x 10-5 kg.m2) 2 = 7,5 x 10-4 kg.m2.
5. Jawab
Dengan menyamakan periode bandul sederhana dengan periode kita peroleh
T = 2π atau I =
6. Kelembamanb rotasi piringan terhadap sumbu yang melalui pusatnya adalah Mr2, dengan r adalah jari-jari dan M adalah massa piringan. Kelembaman rotasi terhadap pasak di tepi piringan adalah
I = + Mr2 = Mr2.
Jadi periodenya, dengan d = r, adalah
T = 2π = 2π = 2π
Tidak bergantung pada massa piringan.
Bandul sederhana dengan periode yang sama memiliki panjang.
l =
atau tiga perenpat kali diameter piringan. Jadi pusat osilasi piringan yang dipasak di P ditik O, pada jarak dibawah titik penyangganya.
7. Jawab
Dari T = 2 π kita peroleh
g =
dengan T = 0,784 s dan r = 0,102 m, kita peroleh
g = m/s2 = 9,82 m/s2
8. Jawab
(a) Gaya sebesar 0,75 pon pada pegas memberikan simpangan sebesar 0,25 kaki.
Jadi, k = F/x = 0,75 pon/0,25 kaki = 3,0 pon/kaki. kaki.
(b) Pegas ditarik sejauh 4,0 inci atau kaki. Jadi gaya yang dilakukan oleh pegas adalah
F = -kx = -(3,0 pon/kaki)
Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya tersebut berlawanan arah dengan pergeseran.
(c) T = 2π s = s = 0,79 s.
Perioda ini bersesuaian dengan frekuensi v (=1/T) sebesar 1,3 Hz atau dengan frekuensi sudut ω (2πv)sebesar 8,0 rad/s.
robert Andrews Millikan
robert Andrews Millikan
A. SEJARAH HIDUP
Robert Andrews Millikan (lahir 22 Maret 1868 – meninggal 19 Desember 1953 pada umur 85 tahun) adalah seorang ahli sinar kosmik, elektron dan ion yang terenergi tinggi yang menabrak atmosfer bumi. Fisikawan ini menamai sinar-sinar itu. Millikan memenangkan Penghargaan Nobel dalam Fisika pada 1923 karena isolasi dan pengukuran muatan elektron.
Lahir di Morrison, Illinois, Millikan besar di Iowa, tiba dengan keluarganya pada usia 4 tahun. Ia adalah salah satu dari 6 anak dalam menteri kongregasi yang menjabat sebagai pendeta di McGregor dan Maquoketa. Millikan pernah berkata bahwa ia telah "memberi susu lebih dari 10.000 sapi saat saya berusia antara 8 dan 18, dan saya menyikat lebih dari 20.000 kuda – dan menyukainya."
Millikan memasuki Oberlin College di Ohio, lulus pada 1891. Di kampus, ia lebih tertarik di atletik daripada sains, dan berencana mengajar pendidikan olahraga sampai seorang guru fisika mempengaruhinya mengajar fisika unsur di usia mudanya. Millikan menemukan bidang yang menarik. Ia meneruskan pendidikannya di Columbia University, di mana ia menerima gelar doktornya.
Pada 1902, Millikan menikahi Greta Blanchard, dan memiliki 3 putera. Millikan mengajar di University of Chicago di awal 1896, kemudian pindah ke Pasadena, California, pada 1921 dengan janji ia bisa melanjutkan penelitiannya sendiri. Petunjuknya menghirup nafas baru ke dalam California Institute of Technology. Millikan, yang berunding dengan bintang terkenal seperti Albert Einstein dan Marie Curie, kembali ke Iowa untuk mengunjungi 2 bersaudari, Grace Behr, yang mengajar di Des Moines' North High School selama 29 tahun, dan Ny. George Johnson dari Marshalltown.
Di antara sekian banyak penghargaan yang diterima Millikan ialah Medal of Merit dari presiden, dianugerahkan oleh Presiden AS Harry Truman "untuk tingkah laku berjasa istimewa" dalam melayani bangsa selama PD II. Ilmuwan ini telah terlibat dalam penelitian pertahanan, termasuk pengembangan misil.
Millikan, yang penuh semangat hingga awal usia 80-annya, meninggal di panti jompo di San Marino, California.
Langsung ke: navigasi, cari
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
A. SEJARAH HIDUP
Robert Andrews Millikan (lahir 22 Maret 1868 – meninggal 19 Desember 1953 pada umur 85 tahun) adalah seorang ahli sinar kosmik, elektron dan ion yang terenergi tinggi yang menabrak atmosfer bumi. Fisikawan ini menamai sinar-sinar itu. Millikan memenangkan Penghargaan Nobel dalam Fisika pada 1923 karena isolasi dan pengukuran muatan elektron.
Lahir di Morrison, Illinois, Millikan besar di Iowa, tiba dengan keluarganya pada usia 4 tahun. Ia adalah salah satu dari 6 anak dalam menteri kongregasi yang menjabat sebagai pendeta di McGregor dan Maquoketa. Millikan pernah berkata bahwa ia telah "memberi susu lebih dari 10.000 sapi saat saya berusia antara 8 dan 18, dan saya menyikat lebih dari 20.000 kuda – dan menyukainya."
Millikan memasuki Oberlin College di Ohio, lulus pada 1891. Di kampus, ia lebih tertarik di atletik daripada sains, dan berencana mengajar pendidikan olahraga sampai seorang guru fisika mempengaruhinya mengajar fisika unsur di usia mudanya. Millikan menemukan bidang yang menarik. Ia meneruskan pendidikannya di Columbia University, di mana ia menerima gelar doktornya.
Pada 1902, Millikan menikahi Greta Blanchard, dan memiliki 3 putera. Millikan mengajar di University of Chicago di awal 1896, kemudian pindah ke Pasadena, California, pada 1921 dengan janji ia bisa melanjutkan penelitiannya sendiri. Petunjuknya menghirup nafas baru ke dalam California Institute of Technology. Millikan, yang berunding dengan bintang terkenal seperti Albert Einstein dan Marie Curie, kembali ke Iowa untuk mengunjungi 2 bersaudari, Grace Behr, yang mengajar di Des Moines' North High School selama 29 tahun, dan Ny. George Johnson dari Marshalltown.
Di antara sekian banyak penghargaan yang diterima Millikan ialah Medal of Merit dari presiden, dianugerahkan oleh Presiden AS Harry Truman "untuk tingkah laku berjasa istimewa" dalam melayani bangsa selama PD II. Ilmuwan ini telah terlibat dalam penelitian pertahanan, termasuk pengembangan misil.
Millikan, yang penuh semangat hingga awal usia 80-annya, meninggal di panti jompo di San Marino, California.
Langsung ke: navigasi, cari
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
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?
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?
PETER HIGGS
PETER HIGGS
(1929 - )
A. Sejarah Hidup
Peter Higgs lahir pada tanggal 29 Mei 1929 di Kota Tyne Propinsi Newcastle, Inggris. Ayahnya bekerja sebagai seorang pengatur sinyal suara di radio BBC. Peter kecil terjangkit penyakit asma yang akut dan karena penghasilan ayahnya tidak memungkinkannya untuk bersekolah ditambah adanya perang dunia ke dua, Higgs kecil luput dari beberapa tahun awal pendidikan yang diterima di sekolah dan di ajar di rumah oleh ibunya. Pada umur 17 tahun, Higgs melanjutkan sekolah di London dan mengambil jurusan matematika dan mengambil jurusan Fisika di Perguruan Tinggi ternama di London, Universitas King’s of London pada tahun 1950.
Beberapa tahun kemudian, ia mendapatkan gelas magisternya (M.Sc) dan memulai pergelutannya dalam penelitian Fisika dalam pengawasan Charles Colson dan dilanjutkan oleh Cristoper Languest Higgins. Pada tahun 1954, Higgs melanjutkan pendidikannya ke jenjang doktor dan meraih gelar Ph.D dengan mengambil tesis ”Beberapa masalah pada teori getaran-getaran molekul”, karya yang menandai awal hidupnya bunga-panjang dalam penerapan ide-ide dari simetri sistem fisik.
Ia kembali ke London pada tahun 1956 untuk mengambil sebuah ICI Research Fellowship, menghabiskan setahun di University College dan sedikit lebih dari setahun di Imperial College, sebelum mengambil janji sebagai Temporary Dosen Matematika di University College. Oktober 1960 Peter Higgs kembali ke Edinburgh sebagai Dosen di Fisika Matematika. Ia dipromosikan untuk Reader pada tahun 1970, menjadi Fellow dari Royal Society of Edinburgh pada tahun 1974 dan dipromosikan menjadi Ketua Pribadi Theoretical Physics pada tahun 1980. Dia terpilih sebagai Fellow dari Royal Society pada tahun 1983 dan Fellow di Institut Fisika pada tahun 1991. Ia pensiun pada tahun 1996, menjadi Professor di University of Edinburgh.
Konstribusi Peter Higgs pada fisika telah diakui oleh banyak kehormatan akademik: para Hughes Medal dari Royal Society (1981, bersama dengan Tom kibble), Medali Rutherford dari Institute of Physics (1984, juga berbagi dengan Tom kibble), yang Saltire Masyarakat & Royal Bank of Scotland Skotlandia Science Award (1990), Royal Society of Edinburgh James Scott Penghargaan Lectureship (1993), Paul Dirac Medal dan Hadiah dari Institute of Physics (1997), High partikel Fisika Energi dan Penghargaan dari European Physical Society (1997, bersama dengan Robert Brout dan Francois Englert), dan Wolf Yayasan Nobel dalam Fisika (2004, juga berbagi dengan Brout dan Englert). Ia telah menerima gelar kehormatan dari Universitas Bristol (1997), Edinburgh (1998) dan Glasgow (2002).
B. Sejarah Penemuan Konsep
Ilmuwan Higgs melontarkan pernyataan bahwa: kekuatan yang membuat jagad raya memiliki massa (bobot) dan memungkinkan terjadi kehidupan segera bisa dibuktikan keberadaannya. Higgs kali pertama melontarkan keberadaan kekuatan ini 45 tahun yang lalu. Higgs yakin komposisi alam semesta yang sangat kompleks mulai berkembang diawali terbentuknya sebuah partikel yang disebutnya ”Higgs-Boson” adalah partikel yang dapat menjelaskan mengapa materi memiliki massa. Sedangkan yang dimaksudkan dengan medan Higgs adalah gaya yang tidak kasat mata yang terbentuk sesaat setelah Big Bang, ketika alam semesta mulai mendingin dengan suhu di bawah nilai kritisnya. Aksiomanya, semua partikel yang melakukan interaksi dengan Higgs-Boson akan memiliki masa. Semakin intensif interaksinya, semakin berat bobotnya.
Teori Higgs berawal dari keherananya mengapa benda bermassa akan kehilangan wujud jika bagian-bagiannya dipecah dalam ukuran-ukuran molekul, atom dan quark. Dari sana ia berpendapat bahwa materi pertama yang terbentuk di ruang angkasa tidak memiliki berat di awal pembentukan alam semesta. Kemudian partikel-partikel itu melewati medan energi mahadahsyat yang memberinya massa. Setelah melewati medan energi mahadahsyat, materi mendapatkan massa dan semakin besar seiring dengan berjalannya waktu. Partikel yang disebut Higgs-Bosson itulah yang menjadi cikal bakal seluruh materi di jagat raya ketika mendapat massa. Termasuk menjadi cikal bakal makhluk hidup
Untuk membuktikan keyakinan Higgs itu, CERN (Centre Europen pour la Recherche Nuclaire) pusat penelitian nuklir eropa menggunakan fasilitas yang disebut Large Hadron Collider (LHC) yang merupakan mesin pemercepat partikel sebelum partikel kemudian dibenturkan satu sama lain agar pecah berantakan. Alat ini berupa bangunan raksasa yang berbentuk cincin dengan keliling 27 km dan di tanam di kedalaman 175 meter di perbatasan Swiss dan Prancis. Pembangunan fasilitas ini dimulai pada tahun 2003 dengan dana US$9,2 milyar (Rp 85,56 triliyun). Proyek ambisius ii didanani oleh 20 negara Eropa, Amerika Serikat dan Jepang. Akhirnya proyek raksasa tesebut sukses meniru jejak Big Bang dalam laboratorium untuk pertama kalinya pada tanggal 10 September 2008 pukul 10.28 waktu setempat atau pukul 15.30 WIB.
Di ruang LHC sepanjang 27 Km yang tertutup rapat tersebut, ilmuwan melarikan partikel proton sampai mendekati kecepatan cahaya. Caranya, dengan memacu partikel itu lari mengelilingi terowongan sebanyak 11.000kali per detik atau dengangan kecepatan 297.000 km per detik. Sedangkan kecepatan cahaya adalah 299.792 km per detik. Kondisi kecepatan setinggi itu berkolerasi dengan temperatur yang sangat tinggi. Panas terik diperkirakan mirip keadaan alam semesta pada saat baru lahir.
Awalnya, partikel dipacu searah jarum jam. Setelah itu, proton ditembakkan berlawanan arah dengan jarum jam. Proton-proton yang lintasannya berlawanan itu kemudian ditabrakkan sehingga pecah berantakan. Tumbukan itu melepaskan energi yang direkam alat pendeteksi pada titik-titik tertentu sepanjang terowongan. Lepasnya energi itu juga dikuti pecahnya partikel-partikel yang lebih renik dari proton. Termasuk partikel tak bermassa Boson Higgs.
Kini para ilmuwan tengah meneliti seluruh detektor untuk menemukan "partikel Tuhan" itu. "Kemungkinan besar partikel muncul sangat cepat. Saya yakin, lebih dari 90 persen itu akan terjadi," ujar Higgs. Tidak hanya itu, Higgs juga meyakini partikel itu cantik.
C. Pengembangan Konsep
Dengan diletakkannya dasar pemikiran oleh Higgs mengenai ’partikel Tuhan’ ini memungkinkan para peneliti-peneliti selanjutnya untuk lebih leluasa menelaah melalui eksperimennya yang lebih mendalam tentang pergerakan partikel yang ada di jagad raya secara komprehensif. Juga dapat digunakan sebagai dasar untuk mengetahui proses terbentuknya alam semesta dan bagaimana kehidupan muncul melalui pendekatan konsep yang ilmiah.
Jika ’partikel Tuhan’ tersebut sudah berhasil diidentifikasi maka akan ditemukan sebuah substansi baru yang dapat menggugurkan substansi yang ada terutama tentang konsep atom, partikel dan alam semesta. Konsep yang ada ini dapat dikembangkan untuk menggali lebih dalam tentang proses penciptaan jagad raya termasuk manusia di dalamnya.
D. Aplikasi Konsep
Dengan ditemukannya partikel ’Higgs-Bosson’ atau partikel Tuhan dapat diaplikasikan untuk mengetahui dan menghitung percepatan cahaya sedetail mungkin, sehingga dapat dijadikan suatu referensi baru dalam fisika tanpa harus mengundang kontroversi. Selain itu dengan ditemukannya partikel ini dapat dijadikan cerminan bahwa ilmu pengetahuan selalu berkembang. Dengan adanya ’Higgs-Bosson’ akan memberikan sebuah perkembangan ilmu pengetahuan, yang mana selama ini dikatakan bahwa unsur terkecil penyusun suatu materi adalah atom ternyata masih ada unsur yang lebih kecil lagi dari atom. Bahkan dikatakan di dalam inti atom itu sendiri masih terdapat partikel-partikel yang menyusunya, antara lain adalah ’Higgs-Bosson’ yang populer dengan sebutan ’partikel Tuhan’.
Namun yang perlu diketahui bahwa berbagai penelitian yang dilaksanakan di CERN terutama adalah riset fisika masa depan. Dalam arti, tidak memiliki aplikasi langsung bagi keseharian umat manusia di saat ini. Pengetahuan mengenai fase awal alam semesta sesudah dentuman besar, tidak akan mempengaruhi langsung kehidupan manusia. Seperti juga juga pembuktian peranan materi gelap dan energi gelap.
E. Pengembangan Konsep ke Depan
Konsep ’partikel Tuhan’ yang dikemukakan oleh Higgs ke depannya diharapkan akan mampu menguak misteri di balik apa yang disebut materi gelap dan energi gelap, yang mengikat galaksi seperti perekat yang tidak kasat mata. Hingga kini, peranan kedua materi itu (materi gelap dan energi gelap) dalam evolusi alam semesta masih merupakan misteri. Diduga, materi gelap mempercepat rotasi galaksi. Sementara energi gelap merupakan gaya yang mempercepat pemuaian alam semesta.
F. Soal dan Penyelesaiannya
1. Kapan dan di mana Peter Higgs lahir dan mengapa partikel yang ditemukannya diberi nama ’partikel Tuhan’?
2. Apa sebenarnya yang dimaksud dengan partikel Higgs atau Higgs-Boson?
3. Apa yang mendasari pemikiran Higgs sehingga ia mengajukan teori ’partikel Tuhan’-nya?
4. Apakah partikel Higgs/ Higgs-Boson sudah ditemukan?
5. Adakah kemungkinan dampak negatif jika ’partikel Tuhan’ ternyata dapat dibuktikan?
6. Jelaskan secara singkat proses eksperimen yang dilakukan oleh CERN (pusat penelitian nuklir Eropa) untuk mebuktikan adanya ’partikel Tuhan’!
Penyelesaian:
1. Peter Higgs lahir pada tanggal 29 Mei 1929 di Kota Tyne Prop. Newcastle, Inggris. Penamaan ’partikel Tuhan’ pada partikel yang dikemukakan oleh Higgs dimaksudkan untuk menggoda Higgs yang atheis oleh karena ia mengungkapkan bahwa ada kekuatan/partikel yang turut berproses dalam penciptaan alam semesta dan Higgs menamakan partikel itu dengan Higgs-Boson, namun ilmuwan lain menamakannya ’the God particle/partikel Tuhan’.
2. Higgs-Boson atau partikel Higgs adalah partikel yang dapat menjelaskan mengapa materi memiliki massa.
3. Teori Higgs berawal dari keherananya mengapa benda bermassa akan kehilangan wujud jika bagian-bagiannya dipecah dalam ukuran-ukuran molekul, atom dan quark. Dari sana ia berpendapat bahwa materi pertama yang terbentuk di ruang angkasa tidak memiliki berat di awal pembentukan alam semesta. Kemudian partikel-partikel itu melewati medan energi mahadahsyat yang memberinya massa. Setelah melewati medan energi mahadahsyat, materi mendapatkan massa dan semakin besar seiring dengan berjalannya waktu.
4. Sementara ini belum karena masih dalam tahap pengumpulan data. Percobaan sudah mulai diujikan pada 10 September 2008, namun untuk mengidentifikasi partikel itu butuh waktu yang cukup lama sekitar 2-3 tahun. Sekarang ini para ilmuwan tengah meneliti seluruh detektor untuk menemukan "partikel Tuhan" itu.
5. Kemungkinan negatif yang mungkin timbul dengan ditemukannya ’partikel Tuhan’ ini adalah mereka yang atheis kemungkinan akan lebih tidak mempercayai adanya Tuhan karena mereka menganggap telah mampu menguak rahasia terbesar alam yang selama milyaran tahun tersimpan rapi.
6. Untuk membuktikan Teori Higgs itu, CERN (Centre Europen pour la Recherche Nuclaire) pusat penelitian nuklir eropa menggunakan fasilitas yang disebut Large Hadron Collider (LHC) yang merupakan mesin pemercepat partikel sebelum partikel kemudian dibenturkan satu sama lain agar pecah berantakan. Alat ini berupa bangunan raksasa yang berbentuk cincin dengan keliling 27 km dan di tanam di kedalaman 175 meter di perbatasan Swiss dan Prancis. Pembangunan fasilitas ini dimulai pada tahun 2003 dengan dana US$9,2 milyar (Rp 85,56 triliyun). Di ruang LHC sepanjang 27 Km yang tertutup rapat tersebut, ilmuwan melarikan partikel proton sampai mendekati kecepatan cahaya. Caranya, dengan memacu partikel itu lari mengelilingi terowongan sebanyak 11.000kali per detik atau dengangan kecepatan 297.000 km per detik. Sedangkan kecepatan cahaya adalah 299.792 km per detik. Kondisi kecepatan setinggi itu berkolerasi dengan temperatur yang sangat tinggi. Panas terik diperkirakan mirip keadaan alam semesta pada saat baru lahir. Awalnya, partikel dipacu searah jarum jam. Setelah itu, proton ditembakkan berlawanan arah dengan jarum jam. Proton-proton yang lintasannya berlawanan itu kemudian ditabrakkan sehingga pecah berantakan. Tumbukan itu melepaskan energi yang direkam alat pendeteksi pada titik-titik tertentu sepanjang terowongan. Lepasnya energi itu juga dikuti pecahnya partikel-partikel yang lebih renik dari proton. Termasuk partikel tak bermassa Boson Higgs.
(1929 - )
A. Sejarah Hidup
Peter Higgs lahir pada tanggal 29 Mei 1929 di Kota Tyne Propinsi Newcastle, Inggris. Ayahnya bekerja sebagai seorang pengatur sinyal suara di radio BBC. Peter kecil terjangkit penyakit asma yang akut dan karena penghasilan ayahnya tidak memungkinkannya untuk bersekolah ditambah adanya perang dunia ke dua, Higgs kecil luput dari beberapa tahun awal pendidikan yang diterima di sekolah dan di ajar di rumah oleh ibunya. Pada umur 17 tahun, Higgs melanjutkan sekolah di London dan mengambil jurusan matematika dan mengambil jurusan Fisika di Perguruan Tinggi ternama di London, Universitas King’s of London pada tahun 1950.
Beberapa tahun kemudian, ia mendapatkan gelas magisternya (M.Sc) dan memulai pergelutannya dalam penelitian Fisika dalam pengawasan Charles Colson dan dilanjutkan oleh Cristoper Languest Higgins. Pada tahun 1954, Higgs melanjutkan pendidikannya ke jenjang doktor dan meraih gelar Ph.D dengan mengambil tesis ”Beberapa masalah pada teori getaran-getaran molekul”, karya yang menandai awal hidupnya bunga-panjang dalam penerapan ide-ide dari simetri sistem fisik.
Ia kembali ke London pada tahun 1956 untuk mengambil sebuah ICI Research Fellowship, menghabiskan setahun di University College dan sedikit lebih dari setahun di Imperial College, sebelum mengambil janji sebagai Temporary Dosen Matematika di University College. Oktober 1960 Peter Higgs kembali ke Edinburgh sebagai Dosen di Fisika Matematika. Ia dipromosikan untuk Reader pada tahun 1970, menjadi Fellow dari Royal Society of Edinburgh pada tahun 1974 dan dipromosikan menjadi Ketua Pribadi Theoretical Physics pada tahun 1980. Dia terpilih sebagai Fellow dari Royal Society pada tahun 1983 dan Fellow di Institut Fisika pada tahun 1991. Ia pensiun pada tahun 1996, menjadi Professor di University of Edinburgh.
Konstribusi Peter Higgs pada fisika telah diakui oleh banyak kehormatan akademik: para Hughes Medal dari Royal Society (1981, bersama dengan Tom kibble), Medali Rutherford dari Institute of Physics (1984, juga berbagi dengan Tom kibble), yang Saltire Masyarakat & Royal Bank of Scotland Skotlandia Science Award (1990), Royal Society of Edinburgh James Scott Penghargaan Lectureship (1993), Paul Dirac Medal dan Hadiah dari Institute of Physics (1997), High partikel Fisika Energi dan Penghargaan dari European Physical Society (1997, bersama dengan Robert Brout dan Francois Englert), dan Wolf Yayasan Nobel dalam Fisika (2004, juga berbagi dengan Brout dan Englert). Ia telah menerima gelar kehormatan dari Universitas Bristol (1997), Edinburgh (1998) dan Glasgow (2002).
B. Sejarah Penemuan Konsep
Ilmuwan Higgs melontarkan pernyataan bahwa: kekuatan yang membuat jagad raya memiliki massa (bobot) dan memungkinkan terjadi kehidupan segera bisa dibuktikan keberadaannya. Higgs kali pertama melontarkan keberadaan kekuatan ini 45 tahun yang lalu. Higgs yakin komposisi alam semesta yang sangat kompleks mulai berkembang diawali terbentuknya sebuah partikel yang disebutnya ”Higgs-Boson” adalah partikel yang dapat menjelaskan mengapa materi memiliki massa. Sedangkan yang dimaksudkan dengan medan Higgs adalah gaya yang tidak kasat mata yang terbentuk sesaat setelah Big Bang, ketika alam semesta mulai mendingin dengan suhu di bawah nilai kritisnya. Aksiomanya, semua partikel yang melakukan interaksi dengan Higgs-Boson akan memiliki masa. Semakin intensif interaksinya, semakin berat bobotnya.
Teori Higgs berawal dari keherananya mengapa benda bermassa akan kehilangan wujud jika bagian-bagiannya dipecah dalam ukuran-ukuran molekul, atom dan quark. Dari sana ia berpendapat bahwa materi pertama yang terbentuk di ruang angkasa tidak memiliki berat di awal pembentukan alam semesta. Kemudian partikel-partikel itu melewati medan energi mahadahsyat yang memberinya massa. Setelah melewati medan energi mahadahsyat, materi mendapatkan massa dan semakin besar seiring dengan berjalannya waktu. Partikel yang disebut Higgs-Bosson itulah yang menjadi cikal bakal seluruh materi di jagat raya ketika mendapat massa. Termasuk menjadi cikal bakal makhluk hidup
Untuk membuktikan keyakinan Higgs itu, CERN (Centre Europen pour la Recherche Nuclaire) pusat penelitian nuklir eropa menggunakan fasilitas yang disebut Large Hadron Collider (LHC) yang merupakan mesin pemercepat partikel sebelum partikel kemudian dibenturkan satu sama lain agar pecah berantakan. Alat ini berupa bangunan raksasa yang berbentuk cincin dengan keliling 27 km dan di tanam di kedalaman 175 meter di perbatasan Swiss dan Prancis. Pembangunan fasilitas ini dimulai pada tahun 2003 dengan dana US$9,2 milyar (Rp 85,56 triliyun). Proyek ambisius ii didanani oleh 20 negara Eropa, Amerika Serikat dan Jepang. Akhirnya proyek raksasa tesebut sukses meniru jejak Big Bang dalam laboratorium untuk pertama kalinya pada tanggal 10 September 2008 pukul 10.28 waktu setempat atau pukul 15.30 WIB.
Di ruang LHC sepanjang 27 Km yang tertutup rapat tersebut, ilmuwan melarikan partikel proton sampai mendekati kecepatan cahaya. Caranya, dengan memacu partikel itu lari mengelilingi terowongan sebanyak 11.000kali per detik atau dengangan kecepatan 297.000 km per detik. Sedangkan kecepatan cahaya adalah 299.792 km per detik. Kondisi kecepatan setinggi itu berkolerasi dengan temperatur yang sangat tinggi. Panas terik diperkirakan mirip keadaan alam semesta pada saat baru lahir.
Awalnya, partikel dipacu searah jarum jam. Setelah itu, proton ditembakkan berlawanan arah dengan jarum jam. Proton-proton yang lintasannya berlawanan itu kemudian ditabrakkan sehingga pecah berantakan. Tumbukan itu melepaskan energi yang direkam alat pendeteksi pada titik-titik tertentu sepanjang terowongan. Lepasnya energi itu juga dikuti pecahnya partikel-partikel yang lebih renik dari proton. Termasuk partikel tak bermassa Boson Higgs.
Kini para ilmuwan tengah meneliti seluruh detektor untuk menemukan "partikel Tuhan" itu. "Kemungkinan besar partikel muncul sangat cepat. Saya yakin, lebih dari 90 persen itu akan terjadi," ujar Higgs. Tidak hanya itu, Higgs juga meyakini partikel itu cantik.
C. Pengembangan Konsep
Dengan diletakkannya dasar pemikiran oleh Higgs mengenai ’partikel Tuhan’ ini memungkinkan para peneliti-peneliti selanjutnya untuk lebih leluasa menelaah melalui eksperimennya yang lebih mendalam tentang pergerakan partikel yang ada di jagad raya secara komprehensif. Juga dapat digunakan sebagai dasar untuk mengetahui proses terbentuknya alam semesta dan bagaimana kehidupan muncul melalui pendekatan konsep yang ilmiah.
Jika ’partikel Tuhan’ tersebut sudah berhasil diidentifikasi maka akan ditemukan sebuah substansi baru yang dapat menggugurkan substansi yang ada terutama tentang konsep atom, partikel dan alam semesta. Konsep yang ada ini dapat dikembangkan untuk menggali lebih dalam tentang proses penciptaan jagad raya termasuk manusia di dalamnya.
D. Aplikasi Konsep
Dengan ditemukannya partikel ’Higgs-Bosson’ atau partikel Tuhan dapat diaplikasikan untuk mengetahui dan menghitung percepatan cahaya sedetail mungkin, sehingga dapat dijadikan suatu referensi baru dalam fisika tanpa harus mengundang kontroversi. Selain itu dengan ditemukannya partikel ini dapat dijadikan cerminan bahwa ilmu pengetahuan selalu berkembang. Dengan adanya ’Higgs-Bosson’ akan memberikan sebuah perkembangan ilmu pengetahuan, yang mana selama ini dikatakan bahwa unsur terkecil penyusun suatu materi adalah atom ternyata masih ada unsur yang lebih kecil lagi dari atom. Bahkan dikatakan di dalam inti atom itu sendiri masih terdapat partikel-partikel yang menyusunya, antara lain adalah ’Higgs-Bosson’ yang populer dengan sebutan ’partikel Tuhan’.
Namun yang perlu diketahui bahwa berbagai penelitian yang dilaksanakan di CERN terutama adalah riset fisika masa depan. Dalam arti, tidak memiliki aplikasi langsung bagi keseharian umat manusia di saat ini. Pengetahuan mengenai fase awal alam semesta sesudah dentuman besar, tidak akan mempengaruhi langsung kehidupan manusia. Seperti juga juga pembuktian peranan materi gelap dan energi gelap.
E. Pengembangan Konsep ke Depan
Konsep ’partikel Tuhan’ yang dikemukakan oleh Higgs ke depannya diharapkan akan mampu menguak misteri di balik apa yang disebut materi gelap dan energi gelap, yang mengikat galaksi seperti perekat yang tidak kasat mata. Hingga kini, peranan kedua materi itu (materi gelap dan energi gelap) dalam evolusi alam semesta masih merupakan misteri. Diduga, materi gelap mempercepat rotasi galaksi. Sementara energi gelap merupakan gaya yang mempercepat pemuaian alam semesta.
F. Soal dan Penyelesaiannya
1. Kapan dan di mana Peter Higgs lahir dan mengapa partikel yang ditemukannya diberi nama ’partikel Tuhan’?
2. Apa sebenarnya yang dimaksud dengan partikel Higgs atau Higgs-Boson?
3. Apa yang mendasari pemikiran Higgs sehingga ia mengajukan teori ’partikel Tuhan’-nya?
4. Apakah partikel Higgs/ Higgs-Boson sudah ditemukan?
5. Adakah kemungkinan dampak negatif jika ’partikel Tuhan’ ternyata dapat dibuktikan?
6. Jelaskan secara singkat proses eksperimen yang dilakukan oleh CERN (pusat penelitian nuklir Eropa) untuk mebuktikan adanya ’partikel Tuhan’!
Penyelesaian:
1. Peter Higgs lahir pada tanggal 29 Mei 1929 di Kota Tyne Prop. Newcastle, Inggris. Penamaan ’partikel Tuhan’ pada partikel yang dikemukakan oleh Higgs dimaksudkan untuk menggoda Higgs yang atheis oleh karena ia mengungkapkan bahwa ada kekuatan/partikel yang turut berproses dalam penciptaan alam semesta dan Higgs menamakan partikel itu dengan Higgs-Boson, namun ilmuwan lain menamakannya ’the God particle/partikel Tuhan’.
2. Higgs-Boson atau partikel Higgs adalah partikel yang dapat menjelaskan mengapa materi memiliki massa.
3. Teori Higgs berawal dari keherananya mengapa benda bermassa akan kehilangan wujud jika bagian-bagiannya dipecah dalam ukuran-ukuran molekul, atom dan quark. Dari sana ia berpendapat bahwa materi pertama yang terbentuk di ruang angkasa tidak memiliki berat di awal pembentukan alam semesta. Kemudian partikel-partikel itu melewati medan energi mahadahsyat yang memberinya massa. Setelah melewati medan energi mahadahsyat, materi mendapatkan massa dan semakin besar seiring dengan berjalannya waktu.
4. Sementara ini belum karena masih dalam tahap pengumpulan data. Percobaan sudah mulai diujikan pada 10 September 2008, namun untuk mengidentifikasi partikel itu butuh waktu yang cukup lama sekitar 2-3 tahun. Sekarang ini para ilmuwan tengah meneliti seluruh detektor untuk menemukan "partikel Tuhan" itu.
5. Kemungkinan negatif yang mungkin timbul dengan ditemukannya ’partikel Tuhan’ ini adalah mereka yang atheis kemungkinan akan lebih tidak mempercayai adanya Tuhan karena mereka menganggap telah mampu menguak rahasia terbesar alam yang selama milyaran tahun tersimpan rapi.
6. Untuk membuktikan Teori Higgs itu, CERN (Centre Europen pour la Recherche Nuclaire) pusat penelitian nuklir eropa menggunakan fasilitas yang disebut Large Hadron Collider (LHC) yang merupakan mesin pemercepat partikel sebelum partikel kemudian dibenturkan satu sama lain agar pecah berantakan. Alat ini berupa bangunan raksasa yang berbentuk cincin dengan keliling 27 km dan di tanam di kedalaman 175 meter di perbatasan Swiss dan Prancis. Pembangunan fasilitas ini dimulai pada tahun 2003 dengan dana US$9,2 milyar (Rp 85,56 triliyun). Di ruang LHC sepanjang 27 Km yang tertutup rapat tersebut, ilmuwan melarikan partikel proton sampai mendekati kecepatan cahaya. Caranya, dengan memacu partikel itu lari mengelilingi terowongan sebanyak 11.000kali per detik atau dengangan kecepatan 297.000 km per detik. Sedangkan kecepatan cahaya adalah 299.792 km per detik. Kondisi kecepatan setinggi itu berkolerasi dengan temperatur yang sangat tinggi. Panas terik diperkirakan mirip keadaan alam semesta pada saat baru lahir. Awalnya, partikel dipacu searah jarum jam. Setelah itu, proton ditembakkan berlawanan arah dengan jarum jam. Proton-proton yang lintasannya berlawanan itu kemudian ditabrakkan sehingga pecah berantakan. Tumbukan itu melepaskan energi yang direkam alat pendeteksi pada titik-titik tertentu sepanjang terowongan. Lepasnya energi itu juga dikuti pecahnya partikel-partikel yang lebih renik dari proton. Termasuk partikel tak bermassa Boson Higgs.
PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC
PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC
(8 AGUSTUS 1902 – 22 OKTOBER 1984)
A. Sejarah Hidup
Paul Adrien Maurice Dirac atau familiar dipanggil Paul Dirac lahir di Bristool, Inggris, 8 agustus 1902. Ia adalah seorang fisikawan Britania Raya yang di anugerahi penghargaan Nobel dalam fisika tahun 1933 bersama dengan Erwin Schrodinger. Ayahnya, Charles Dirac adalah imigran dari Valais, di Switzerland yang mengajar bahasa Prancis selama hidupnya, sedangkan ibunya adalah orang asli dari Cronwaal, Inggris. Paul Dirac belajar pertama kali di Bristol tepatnya di Bishoap Road yang dipimpin oleh ayahnya sendiri, sejak kecil bakat matematika Dirac sudah sangat menonjol. Ayahnya mendorong Dirac supaya mengembangkan bakat matematikanya. Ia memberikan buku matematika kepada Dirac supaya dibaca dan dipelajari diluar sekolah. Bahkan ayahnya mendorong Dirac agar mau belajar bahasa perancis. Untuk menggiatkan semangat belajarnya, ayahnya tidak mau berbicara dengan Dirac kecuali kalau Dirac mau berbicara dalam bahasa Prancis. Hal ini tentu saja menyebabkan Dirac jarang berbicara dan berusaha memilih kata-kata yang tepat. Dirac memang anak yang suka menyendiri. Ia selalu menghindari teman-temannya, karena waktunya selalu ia pergunakan untuk membaca, belajar dan berfikir. Hobinya berjalan-jalan sendirian sambil memikirkan fisika dan matematika. Selepas sekolah lanjutan, Dirac meneruskan studi dalam bidang listrik di Universitas Bristool, Inggris. Dalam usia 19 tahun, pada tahun 1921 gelar Insinyur Listrik pertama berhasil diperolehnya. Berkat prestasinya itu Dirac memperoleh beasiswa untuk melanjutkan studi ke Cambrige memperdalam matematika yang telah berhasil diselesaikannya dalam 2 tahun. Kembali ia memperoleh beasiswa untuk melanjutkan program doktornya di St. John’s College. Cambrige pintu gerbang yang akan membawanya berjumpa dan bergaul dengan para begawan fisika kelas dunia. Karier cemerlangnya dimulai pada saat ia masih menjadi mahasiswa di Cambrige. Pada tahun 1925, Werner Heisenberg yang merupakan fisikawan Jerman yang dikenal sebagai penemu Prinsip Ketidakpastian, memberikan ceramah di Klub Kapitza di Cambrige. Sebelum undur diri, Heisenberg sempat memberikan salinan naskah yang berisi tentang teori barunya yang belum dipublikasikan kepada Ralp Fowler. Ralp Fowler selanjutya memberikan salinan manuskrip tersebut kepada mahasiswanya yang tidak lain adalah Dirac dan memintanya untuk memikirkan tulisan fisikawan yang gemar menghafal sajak Goethe tersebut. Dirac yang brilian segera bisa melihat gagasan berharga dalam tulisan itu yang menurutnya dapat memecahkan kesulitan “Teori Kuantum Lama” dalam mendeskripsikan kelakuan elektron di dalam orbit.
Setelah menerima salinan manuskrip Heisenberg pada musim panas tahun 1925, Dirac segera membangun Mekanika Kuantum dengan versinya sendiri. Hanya dalam waktu empat bulan setelah itu, Dirac dengan kegairahannya berhasil menuangkan gagasan-gagasan kedalam empat buah tulisan yang menjadi “gunjingan” di pusat-pusat riset kuantum seperti Kopenhagen, Gottingen dan Munich. Pintu baginya untuk bergabung dengan para pemuka fisika kuantum telah terbuka lebar dan dengan kepercayaan diri yang kuat iapun melangkahkan kaki menuju Kopenhagen pada September 1926 guna memenuhi undangan Niels Bohr.
Sekembalinya ke Cambrige, Dirac yang dikenal sebagai jenius yang suka menyendiri memfokuskan diri pada persamaan gelombang Schrodinger. Kekurangan Schrodinger ialah ia tidak dapat meramu relativitas khusus Einstein kedalam persamaan gelombangnya karena tidak mengetahui spin elektron. Karya Dirac dalam bentuk buku “Principles of Quantum Mechanic” yang diterbitkan pada tahun 1930 dan hingga sekarang sudah mencapai edisi ke empat, telah menjadi bacaan wajib bagi mereka yang ingin mendalami bidang ini. Pada tahun yang sama dengan ditemukannya Positron, Dirac ditunjuk sebagai profesor matematika Lucisian di Cambrige, jabatan sekarang dipegang oleh Stephen Hawking.
Beristrikan Margit, saudara prempuan fisikawan Eugene Wigner. Dirac menjalani kehidupan hari tuannya bersama keluarga di Florida setelah memutuskan pensiun dari Cambrige pada tahun 1969. Orang besar yang tidak menyukai publisitas ini mengembuskan nafas terakhirnya dikota tersebut, tepatnya pada tanggal 22 Oktober 1984 dalam usia 82 tahun dengan tetap memegang prinsip yang sekaligus menjadi pesan berharga bagi para ilmuwan muda, “I was taught at school never to start a sentence without knowing the end of it”.
B. Konsep yang di Temukan
Selama hidupnya, bersama dengan fisikawan-fisikawan terkenal lainnya Dirac banyak menemukan konsep-konsep penting dalam bidang fisika diantaranya :
1. Pada tahun 1925 Dirac segera membangun konsep Mekanika Kuantum berdasarkan versinya sendiri. Dirac juga telah memberikan analogi perbedaan tentang kelompok poisson pada matematika klasik dan menerima tujuan tentang hukum kuantisasi pada persamaan matriks Heisenberg pada mekanika kuantum.
2. Dirac juga berhasil menggabungkan mekanika kuantum dengan teori relativitas khusus melalui sebuah persamaan yang disebut dengan persamaan Dirac yang merupakan perbaikan dari persamaan Schodinger yang tidak bisa dipakai untuk khusus relativistik. Bentuk persamaannya yaitu : p = m dengan m adalah massa partikel yang komponen energi dan momentumnya yang dituliskan dalam bentuk vektor dimensi empat dikalikan suatu matrik yang disebut dengan matrik Dirac, p adalah suatu sistem satuan dengan besar kecepatan cahaya sama dengan satu.
3. Melalui persamaan Dirac pula, dia mampu memperkirakan spin elektron yang berharga setengah seperti yang dibuktikan dalam eksperimen. Lebih jauh lagi dengan persamaannya tersebut Dirac dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda. Berdasarkan perumusan persamaan inilah, Paul Dirac meraih Nobel Fisika pada tahun 1933. pada mulanya gagasan ini memang tidak ditanggapi serius. Keberadaan positron atau anti elektron pertama kali dibuktikan oleh Carl Anderson pada tahun 1932 di Fermilab, Chicago Amerika Serikat.
4. Dirac juga meneliti kelakuan radiasi dan serapan elektromagnetik (gelombang cahaya). Pada saat itu, dualitas cahaya sebagai gelombang ataukah partikel masih merupakan kontroversi. Pendekatan baru yang ditempuh Dirac melalui Teori Medan Kuantumnya memberikan jawaban atas paradoks tersebut. Melalui pendekatan itu, Dirac menunjukkan bahwa cahaya dapat diperlakukan sebagai partikel ataupun gelombang dan keduanya akan sama-sama menghasilkan jawaban yang benar. Sejak saat itulah, secara matematis dualitas cahaya tidak lagi menjadi suatu kontroversi.
5. Dirac juga mempelajari prilaku statistik partikel yang memenuhi Pauli, seperti elektron yang sebelumnya juga telah dipelajari secara independent oleh Enrico Fermi. Sehingga hasil temuan mereka disebut dengan Statistik Fermi-Dirac.
6. Paul Dirac adalah orang pertama kali yang mengajukkan konsep tentang adanya kutub tunggal (monopole) magnet, yanitu sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan ditahun 1931. Dirac mengajukan hipotesis bahwa keberadan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac. Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen diseluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.
C. Pengembangan Konsep
Dari konsep yang telah ditemukan terutama konsep tentang Teori Kuantum, para fisikawan sekarang ini sedang menggabungkan material magnetik yang dapat memanipulasi spin elektron untuk memperoleh efek tak lazim yang dapat dimanfaatkan dalam teknologi penginderaan (sensor). Kemudian dari konsep anti elektron (positron) juga dapat dikembangkan lebih umum lagi yaitu konsep partikel antipartikel yang merupakan salah satu dasar pembuatan alat semikonduktor (piranti) yang lebih efisien dan khusus yang disebut spintronika. Selanjutnya, berkat kepeloporan Dirac melalui teori Medan Kuantumnya tentang dualitas cahaya memberikan inspirasi bagi fisikawan-fisikawan lain seperti Feynman, Dyson, Schwinger dan Tomonaga yang bersama-sama membangun Teori Elektrodinamika Kuantum untuk mendeskripsikan interaksi antar cahaya dan materi. Persamaan gelombang Schodinger yaitu suatu persamaan gelombang dalam mekanika kuantum yang mempunyai pengaruh sangat besar dalam perkembangan teknologi canggih akhir-akhir ini, diturunkan dari persamaan Dirac.
D. Aplikasi Konsep
Konsep-konsep fisika yang telah ditemukan oleh Dirac banyak diaplikasikan dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari, diantaraya persamaan Dirac memberikan kontribusi pada kisaran atau putaran kuantum pada fenomena yang relativistik. Selain itu, Teori Kuantum Dirac tidak bisa dipungkiri banyak memberikan banyak implikasi dalam kehidupan modern. Konsep tentang spin elektron menjadi sangat penting artinya dalam aplikasi elektronika dewasa ini. Gagasan tentang spin juga sangat bernilai dalam upaya memahami mekanisme penyusun elektron didalam atom dan molekul. Dalam bidang kedokteran, Positron Emission Tomography (FET) telah dimanfaatkan untuk memperoleh citra jaringan tubuh. Pemanfaatan yag sama dalam bidang rekayasa untuk menampilkan citra tubuh.
E. Pengembangan Kosep Kedepan
Berdasarkan konsep-konsep yang telah ditemukan Dirac sebelumnya, maka konsep yang dapat dikembangkan kedepan yaitu para pakar kimia seharusnya memiliki pemahaman yang detail tentang struktur elektron untuk dapat menciptakan material-material baru seperti obat-obatan, katalis, maupun plastik.
Berdasarkan persamaan yang ditemukan oleh Dirac, dimana dari persaman tersebut dia dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda, maka untuk pengembangan konsep kedepannya kita bisa membuat suatu elemen tertentu yang dapat menghasilkan/menghadirkan atom yang bermuatan positif dari atom elektron yang bermuatan negatif atau positron seperti yang diprediksikan oleh Dirac. Sehinggga dengan demikian kita bisa menciptakan suatu alat yang dapat menghasilkan energi listrik tanpa batas yang dapat dimanfaatkan pada alat-alat elektronik yang menggunakan baterai cas seperti Handphone, laptop dan lain sebagainya, tanpa lagi harus melakukan pengisian ulang (mencas) alat-alat elektronik tersebut.
F. Pertanyaan
1. Apa judul buku karya Paul Adrien Maurice Dirac yang pernah diterbitkan pada tahun 1930?
2. Jelaskan beberapa konsep yang telah ditemukan oleh Dirac
3. Sebutkan salah satu aplikasi konsep dalam kehidupan sehari-hari dari konsep-konsep yang ditemukan oleh Dirac !
4. Apa yang mendasari sehingga Dirac mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1931 tentang kutub tunggal (monopole) magnet ?
5. Konsep apa yang paling mendasari yang telah ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac sehingga dia memperoleh hadiah nobel dan pada tahun berapa ia memperoleh hadiah nobel tersebut?
G. Solusi
1. Judul buku karya Paul Adrien Maurice Dirac yang pernah diterbitkan pada tahun 1930 yakni “Principles of Quantum Mechanic”
2. Jelaskan beberapa konsep yang telah ditemukan oleh Dirac
- Pada tahun 1925 Dirac segera membangun konsep Mekanika Kuantum berdasarkan versinya sendiri. Dirac juga telah memberikan analogi perbedaan tentang kelompok poisson pada matematika klasik dan menerima tujuan tentang hukum kuantisasi pada persamaan matriks Heisenberg pada mekanika kuantum
- Dirac juga mempelajari prilaku statistik partikel yang memenuhi Pauli, seperti elektron yang sebelumnya juga telah dipelajari secara independent oleh Enrico Fermi. Sehingga hasil temuan mereka disebut dengan Statistik Fermi-Dirac.
3. Aplikasi konsep dalam kehidupan sehari-hari yang dapat kita rasakan dari konsep yang ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac yakni salah satunya seperti dalam bidang kedokteran, Positron Emission Tomography (FET) telah dimanfaatkan untuk memperoleh citra jaringan tubuh. Pemanfaatan yag sama dalam bidang rekayasa untuk menampilkan citra tubuh.
4. Adapun yang mendasari sehingga Paul Adrien Maurice Dirac mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1931 tentang kutub tunggal (monopole) magnet yakni bahwa hipotesis ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.
5. Adapun konsep yang ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac sehingga ia memperoleh hadiah nobel yakni melalui persaman Dirac. Dimana dari persamaan tersebut dia dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda. Berdasarkan perumusan persamaan inilah sehingga Paul Adrien Maurice Dirac meraih Nobel Fisika pada tahun 1933.
(8 AGUSTUS 1902 – 22 OKTOBER 1984)
A. Sejarah Hidup
Paul Adrien Maurice Dirac atau familiar dipanggil Paul Dirac lahir di Bristool, Inggris, 8 agustus 1902. Ia adalah seorang fisikawan Britania Raya yang di anugerahi penghargaan Nobel dalam fisika tahun 1933 bersama dengan Erwin Schrodinger. Ayahnya, Charles Dirac adalah imigran dari Valais, di Switzerland yang mengajar bahasa Prancis selama hidupnya, sedangkan ibunya adalah orang asli dari Cronwaal, Inggris. Paul Dirac belajar pertama kali di Bristol tepatnya di Bishoap Road yang dipimpin oleh ayahnya sendiri, sejak kecil bakat matematika Dirac sudah sangat menonjol. Ayahnya mendorong Dirac supaya mengembangkan bakat matematikanya. Ia memberikan buku matematika kepada Dirac supaya dibaca dan dipelajari diluar sekolah. Bahkan ayahnya mendorong Dirac agar mau belajar bahasa perancis. Untuk menggiatkan semangat belajarnya, ayahnya tidak mau berbicara dengan Dirac kecuali kalau Dirac mau berbicara dalam bahasa Prancis. Hal ini tentu saja menyebabkan Dirac jarang berbicara dan berusaha memilih kata-kata yang tepat. Dirac memang anak yang suka menyendiri. Ia selalu menghindari teman-temannya, karena waktunya selalu ia pergunakan untuk membaca, belajar dan berfikir. Hobinya berjalan-jalan sendirian sambil memikirkan fisika dan matematika. Selepas sekolah lanjutan, Dirac meneruskan studi dalam bidang listrik di Universitas Bristool, Inggris. Dalam usia 19 tahun, pada tahun 1921 gelar Insinyur Listrik pertama berhasil diperolehnya. Berkat prestasinya itu Dirac memperoleh beasiswa untuk melanjutkan studi ke Cambrige memperdalam matematika yang telah berhasil diselesaikannya dalam 2 tahun. Kembali ia memperoleh beasiswa untuk melanjutkan program doktornya di St. John’s College. Cambrige pintu gerbang yang akan membawanya berjumpa dan bergaul dengan para begawan fisika kelas dunia. Karier cemerlangnya dimulai pada saat ia masih menjadi mahasiswa di Cambrige. Pada tahun 1925, Werner Heisenberg yang merupakan fisikawan Jerman yang dikenal sebagai penemu Prinsip Ketidakpastian, memberikan ceramah di Klub Kapitza di Cambrige. Sebelum undur diri, Heisenberg sempat memberikan salinan naskah yang berisi tentang teori barunya yang belum dipublikasikan kepada Ralp Fowler. Ralp Fowler selanjutya memberikan salinan manuskrip tersebut kepada mahasiswanya yang tidak lain adalah Dirac dan memintanya untuk memikirkan tulisan fisikawan yang gemar menghafal sajak Goethe tersebut. Dirac yang brilian segera bisa melihat gagasan berharga dalam tulisan itu yang menurutnya dapat memecahkan kesulitan “Teori Kuantum Lama” dalam mendeskripsikan kelakuan elektron di dalam orbit.
Setelah menerima salinan manuskrip Heisenberg pada musim panas tahun 1925, Dirac segera membangun Mekanika Kuantum dengan versinya sendiri. Hanya dalam waktu empat bulan setelah itu, Dirac dengan kegairahannya berhasil menuangkan gagasan-gagasan kedalam empat buah tulisan yang menjadi “gunjingan” di pusat-pusat riset kuantum seperti Kopenhagen, Gottingen dan Munich. Pintu baginya untuk bergabung dengan para pemuka fisika kuantum telah terbuka lebar dan dengan kepercayaan diri yang kuat iapun melangkahkan kaki menuju Kopenhagen pada September 1926 guna memenuhi undangan Niels Bohr.
Sekembalinya ke Cambrige, Dirac yang dikenal sebagai jenius yang suka menyendiri memfokuskan diri pada persamaan gelombang Schrodinger. Kekurangan Schrodinger ialah ia tidak dapat meramu relativitas khusus Einstein kedalam persamaan gelombangnya karena tidak mengetahui spin elektron. Karya Dirac dalam bentuk buku “Principles of Quantum Mechanic” yang diterbitkan pada tahun 1930 dan hingga sekarang sudah mencapai edisi ke empat, telah menjadi bacaan wajib bagi mereka yang ingin mendalami bidang ini. Pada tahun yang sama dengan ditemukannya Positron, Dirac ditunjuk sebagai profesor matematika Lucisian di Cambrige, jabatan sekarang dipegang oleh Stephen Hawking.
Beristrikan Margit, saudara prempuan fisikawan Eugene Wigner. Dirac menjalani kehidupan hari tuannya bersama keluarga di Florida setelah memutuskan pensiun dari Cambrige pada tahun 1969. Orang besar yang tidak menyukai publisitas ini mengembuskan nafas terakhirnya dikota tersebut, tepatnya pada tanggal 22 Oktober 1984 dalam usia 82 tahun dengan tetap memegang prinsip yang sekaligus menjadi pesan berharga bagi para ilmuwan muda, “I was taught at school never to start a sentence without knowing the end of it”.
B. Konsep yang di Temukan
Selama hidupnya, bersama dengan fisikawan-fisikawan terkenal lainnya Dirac banyak menemukan konsep-konsep penting dalam bidang fisika diantaranya :
1. Pada tahun 1925 Dirac segera membangun konsep Mekanika Kuantum berdasarkan versinya sendiri. Dirac juga telah memberikan analogi perbedaan tentang kelompok poisson pada matematika klasik dan menerima tujuan tentang hukum kuantisasi pada persamaan matriks Heisenberg pada mekanika kuantum.
2. Dirac juga berhasil menggabungkan mekanika kuantum dengan teori relativitas khusus melalui sebuah persamaan yang disebut dengan persamaan Dirac yang merupakan perbaikan dari persamaan Schodinger yang tidak bisa dipakai untuk khusus relativistik. Bentuk persamaannya yaitu : p = m dengan m adalah massa partikel yang komponen energi dan momentumnya yang dituliskan dalam bentuk vektor dimensi empat dikalikan suatu matrik yang disebut dengan matrik Dirac, p adalah suatu sistem satuan dengan besar kecepatan cahaya sama dengan satu.
3. Melalui persamaan Dirac pula, dia mampu memperkirakan spin elektron yang berharga setengah seperti yang dibuktikan dalam eksperimen. Lebih jauh lagi dengan persamaannya tersebut Dirac dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda. Berdasarkan perumusan persamaan inilah, Paul Dirac meraih Nobel Fisika pada tahun 1933. pada mulanya gagasan ini memang tidak ditanggapi serius. Keberadaan positron atau anti elektron pertama kali dibuktikan oleh Carl Anderson pada tahun 1932 di Fermilab, Chicago Amerika Serikat.
4. Dirac juga meneliti kelakuan radiasi dan serapan elektromagnetik (gelombang cahaya). Pada saat itu, dualitas cahaya sebagai gelombang ataukah partikel masih merupakan kontroversi. Pendekatan baru yang ditempuh Dirac melalui Teori Medan Kuantumnya memberikan jawaban atas paradoks tersebut. Melalui pendekatan itu, Dirac menunjukkan bahwa cahaya dapat diperlakukan sebagai partikel ataupun gelombang dan keduanya akan sama-sama menghasilkan jawaban yang benar. Sejak saat itulah, secara matematis dualitas cahaya tidak lagi menjadi suatu kontroversi.
5. Dirac juga mempelajari prilaku statistik partikel yang memenuhi Pauli, seperti elektron yang sebelumnya juga telah dipelajari secara independent oleh Enrico Fermi. Sehingga hasil temuan mereka disebut dengan Statistik Fermi-Dirac.
6. Paul Dirac adalah orang pertama kali yang mengajukkan konsep tentang adanya kutub tunggal (monopole) magnet, yanitu sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan ditahun 1931. Dirac mengajukan hipotesis bahwa keberadan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac. Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen diseluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.
C. Pengembangan Konsep
Dari konsep yang telah ditemukan terutama konsep tentang Teori Kuantum, para fisikawan sekarang ini sedang menggabungkan material magnetik yang dapat memanipulasi spin elektron untuk memperoleh efek tak lazim yang dapat dimanfaatkan dalam teknologi penginderaan (sensor). Kemudian dari konsep anti elektron (positron) juga dapat dikembangkan lebih umum lagi yaitu konsep partikel antipartikel yang merupakan salah satu dasar pembuatan alat semikonduktor (piranti) yang lebih efisien dan khusus yang disebut spintronika. Selanjutnya, berkat kepeloporan Dirac melalui teori Medan Kuantumnya tentang dualitas cahaya memberikan inspirasi bagi fisikawan-fisikawan lain seperti Feynman, Dyson, Schwinger dan Tomonaga yang bersama-sama membangun Teori Elektrodinamika Kuantum untuk mendeskripsikan interaksi antar cahaya dan materi. Persamaan gelombang Schodinger yaitu suatu persamaan gelombang dalam mekanika kuantum yang mempunyai pengaruh sangat besar dalam perkembangan teknologi canggih akhir-akhir ini, diturunkan dari persamaan Dirac.
D. Aplikasi Konsep
Konsep-konsep fisika yang telah ditemukan oleh Dirac banyak diaplikasikan dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari, diantaraya persamaan Dirac memberikan kontribusi pada kisaran atau putaran kuantum pada fenomena yang relativistik. Selain itu, Teori Kuantum Dirac tidak bisa dipungkiri banyak memberikan banyak implikasi dalam kehidupan modern. Konsep tentang spin elektron menjadi sangat penting artinya dalam aplikasi elektronika dewasa ini. Gagasan tentang spin juga sangat bernilai dalam upaya memahami mekanisme penyusun elektron didalam atom dan molekul. Dalam bidang kedokteran, Positron Emission Tomography (FET) telah dimanfaatkan untuk memperoleh citra jaringan tubuh. Pemanfaatan yag sama dalam bidang rekayasa untuk menampilkan citra tubuh.
E. Pengembangan Kosep Kedepan
Berdasarkan konsep-konsep yang telah ditemukan Dirac sebelumnya, maka konsep yang dapat dikembangkan kedepan yaitu para pakar kimia seharusnya memiliki pemahaman yang detail tentang struktur elektron untuk dapat menciptakan material-material baru seperti obat-obatan, katalis, maupun plastik.
Berdasarkan persamaan yang ditemukan oleh Dirac, dimana dari persaman tersebut dia dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda, maka untuk pengembangan konsep kedepannya kita bisa membuat suatu elemen tertentu yang dapat menghasilkan/menghadirkan atom yang bermuatan positif dari atom elektron yang bermuatan negatif atau positron seperti yang diprediksikan oleh Dirac. Sehinggga dengan demikian kita bisa menciptakan suatu alat yang dapat menghasilkan energi listrik tanpa batas yang dapat dimanfaatkan pada alat-alat elektronik yang menggunakan baterai cas seperti Handphone, laptop dan lain sebagainya, tanpa lagi harus melakukan pengisian ulang (mencas) alat-alat elektronik tersebut.
F. Pertanyaan
1. Apa judul buku karya Paul Adrien Maurice Dirac yang pernah diterbitkan pada tahun 1930?
2. Jelaskan beberapa konsep yang telah ditemukan oleh Dirac
3. Sebutkan salah satu aplikasi konsep dalam kehidupan sehari-hari dari konsep-konsep yang ditemukan oleh Dirac !
4. Apa yang mendasari sehingga Dirac mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1931 tentang kutub tunggal (monopole) magnet ?
5. Konsep apa yang paling mendasari yang telah ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac sehingga dia memperoleh hadiah nobel dan pada tahun berapa ia memperoleh hadiah nobel tersebut?
G. Solusi
1. Judul buku karya Paul Adrien Maurice Dirac yang pernah diterbitkan pada tahun 1930 yakni “Principles of Quantum Mechanic”
2. Jelaskan beberapa konsep yang telah ditemukan oleh Dirac
- Pada tahun 1925 Dirac segera membangun konsep Mekanika Kuantum berdasarkan versinya sendiri. Dirac juga telah memberikan analogi perbedaan tentang kelompok poisson pada matematika klasik dan menerima tujuan tentang hukum kuantisasi pada persamaan matriks Heisenberg pada mekanika kuantum
- Dirac juga mempelajari prilaku statistik partikel yang memenuhi Pauli, seperti elektron yang sebelumnya juga telah dipelajari secara independent oleh Enrico Fermi. Sehingga hasil temuan mereka disebut dengan Statistik Fermi-Dirac.
3. Aplikasi konsep dalam kehidupan sehari-hari yang dapat kita rasakan dari konsep yang ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac yakni salah satunya seperti dalam bidang kedokteran, Positron Emission Tomography (FET) telah dimanfaatkan untuk memperoleh citra jaringan tubuh. Pemanfaatan yag sama dalam bidang rekayasa untuk menampilkan citra tubuh.
4. Adapun yang mendasari sehingga Paul Adrien Maurice Dirac mengajukan sebuah hipotesis pada tahun 1931 tentang kutub tunggal (monopole) magnet yakni bahwa hipotesis ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.
5. Adapun konsep yang ditemukan oleh Paul Adrien Maurice Dirac sehingga ia memperoleh hadiah nobel yakni melalui persaman Dirac. Dimana dari persamaan tersebut dia dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda. Berdasarkan perumusan persamaan inilah sehingga Paul Adrien Maurice Dirac meraih Nobel Fisika pada tahun 1933.
rutherford
SEJARAH FISIKAWAN
“Ernest Rutherford (1871 – 1937)”
A. Sejarah Hidup
Ernest Rutherford lahir pada 30 Agustus 1871, fisikawan dan peraih Hadiah Nobel bidang Kimia 1908, di Brightwater, Nelson, Selandia Baru. Keluarga Rutherford adalah imigran dari Skotlandia yang pindah ke Selandia Baru sebelum ia lahir. Ia adalah anak kedua dari 12 bersaudara, keluarga petani. Ayahnya James Rutherford, Skotlandia tukang roda, beremigrasi ke Selandia Baru dengan Ernest kakek dan seluruh keluarga pada tahun 1842. Ibunya, née Martha Thompson, adalah seorang guru sekolah Inggris.
Rutherford menerima pendidikan dasarnya di sekolah pemerintah dan pada usia 16 tahun ia masuk Nelson Collegiate School. Pada 1889 ia memenangkan beasiswa masuk University of New Zealand di Wellington. Ia meraih dua gelar master sekaligus, ilmu matematika dan fisika pada 1893. Ia kembali mendapatkan beasiswa untuk belajar di Cambridge University di Inggris. Di sini, ia melakukan riset di laboratorium dibawah bimbingan J.J. Thomson, yang menjadi awal karier fisika atomnya. Rutherford dikenal atas sumbangannya dalam fisika atom. Ia yang mempopulerkan istilah sinar alfa, beta dan gamma, proton dan neutron. Ia menjadi tempat berguru para pendekar fisika seperti Neils Bohr, James Chadwick, dan Robert Oppenheimer.
Pada 1901 hingga 1902 ia bekerja dengan Frederick Soddy untuk membuktikan bahwa atom-atom dari sebuah unsur radioaktif akan secara spontan berubah, dengan pengeluaran sepotong atom pada kecepatan tinggi. Banyak saintis pada masa itu mencemooh gagasan itu sebagai alkimia. Mereka tetap percaya bahwa atom tidak dapat dibagi atau diubah. Pada 1909 Rutherford mulai percobaan yang mengubah wajah fisika. Ia menemukan inti atom dan membangun model atom yang mirip dengan sistem tata surya. Seperti planet, elektron-elektron mengorbit sebuah pusat, inti seperti matahari. Penerimaan model ini berkembang setelah dimodifikasi dengan teori kuantum dari Neils Bohr. Untuk menghargai penelitiannya mengenai radiasi dan inti atom, Rutherford mendapatkan Hadiah Nobel bidang Kimia pada 1908. Ia diberi gelar bangsawan pada 1914, Baron Rutherford of Nelson yang pertama. Rutherford, yang berkewarganegaraan Inggris, dikenal juga atas Bapak fisika nuklir, Model Rutherford, Pembelahan atom, dan Penemu Proton.
Ia menikah dengan Mary Newton dan dikarunia putri tunggal, Eileen. Rutherford wafat di Cambridge pada 19 Oktober 1937. Abunya dikuburkan di tengah gereja Westminster Abbey, di sebelah barat makam Sir Isaac Newton dan di samping Lord Kelvin.
B. Sejarah Penemuan Konsep
Rutherford yang pada 1907 kembali dari Kanada ke Inggris dan menjabat sebagai guru besar di Universitas Manchester menjadi tertarik pada kesederhanaan model atom Thomson. Inilah yang mendorongnya mempelajari struktur dalam atom lebih jauh. Selain itu, ia ingin menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Sangat wajar juga jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari.
Pada 1090 ia melibatkan salah seorang muridnya yang menempuh studi doktor, Ernest Marsden, yang saat itu berusia 20 tahun, dalam upaya ini dibawah bimbingan rekan peneliti Rutherford, Hans Geiger. Tugas yang diberikan kepada Marsden adalah menyelidki lebih jauh hamburan partikel alfa yang ditembakkan pada selembar logam emas tipis. Susunan peralatan percobaan dibuat sedemikian rupa sehingga berkas partikel alfa menumbuk permukaan lembar emas secara tegak lurus. Semua susunan alat yang terdiri dari sumber partikel alfa (yaitu radium yang ditempatkan dalam sebuah blok timah hitam belubang) dan lembar emas ditempatkan dalam tabung gelas hampa udara. Bagian dalam tabung ini dilapisi dengan fosfor (seperti sulfida seng) agar bila partikel alfa membentur dinding gelas, pada titik benturannya akan terjadi kedipan cahaya yang mudah terlihat dalam ruang gelap dengan bantuan mikroskop. Rutherford memperkirakan simpangan arah gerak partikel alfa yang melewati lembar emas dari arah datangnya semula memiliki sudut pembelokkan yang sangat kecil.
Selang beberapa hari kemudian Geiger melapor kepada Rutherford. Mereka menemukan beberapa partikel alfa yang terpantulkan balik. Laporan ini sangat mengejutkan Rutherford, ia berkomentar, “Tak masuka akal! Ini sama halnya Anda menembakkan peluru berdiameter 15 inci6 pada selembar kertas tisu kemudian mendapati bahwa peluru tadi terpantul balik menembaki Anda.
Alasan fisika yang membuat Rutherford terkejut adalah partikel alfa bergerak dengan keceapatan yang sangat tinggi, sekitar 160 ribu km per detik. Sama sekali tidak masuk akal baginya, lembar emas dengan tebal kurang dari seperseribu inci itu membangkitkan gaya yang cukup besar untuk membalikkan arah gerak partikel alfa tadi.
Selain itu, Marsden dan Geiger mendapati bahwa terdapat pula pertikel alfa yang menumbuk dinding tabung gelas, dibalik lembar emas, tepat di titik pada arah garis lurus di depan sumber partikel alfa. Sungguh membingungkan karena selama ini atom dipandang sebagai sebuah bola pejal (sesuai dengan model atom Thomson) yang tak mungkin tertembus langsung.
Dari hasil percobaannya tadi, Rutherford akhirnya berkesimpulan bahwa sebagian partikel alfa dipantulkan kembali karena bertumbukan dengan bagian yang sangat keras dari atom, yang selanjutnya oleh Rutherford disebut inti atom. Dengan demikian, model atom Thomson yang menyatakan bahwa massa atom tersebar merata di seluruh isi atom tidak dapat diterima lagi. Dengan gugurnya teori atom Thomson ini, maka pada tahun 1911 Rutherford mengemukakan teori atom yang baru sebagai berikut:
• Massa atom tidak tersebar merata, tetapi terpusat di teras atau inti atom yang berdiameter lebih kecil, sekitar 1 per 10.000 kali lebih kecil daripada ukuran atom. Atom terdiri dari muatan positif dan negatif dimana semua muatan positif dan sebagian besar masa atom terkumpul pada suatu titik di tengah-tengah bola atom yang disebut inti atom.
• Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif pada jarak yang relatif jauh, dimana elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan seperti planet yang bergerak mengelilingi matahari dalam sistem tata surya. Gaya tarik elektrostatik antara inti atom dan elektron (bermuatan negatif) di sini berperan sama seperti gaya berat (gravitasi) dalam sistem tata surya.
• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.
Gambar 1
(a) Eksperimen Rutherford (b) Hasil Eksperimen Rutherford
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif . Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
C. Pengembangan Konsep
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang. Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Setelah merunut pola-pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng logam emas, maka Rutherford mengambil kesimpulan bahwa sebagian besar ruang dalam atom adalah “ruang kosong”, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi inti atom tersebut seperti planet-planet kita mengelilingi matahari.
Rutherford menyimpulkan struktur atom tersebut berlandaskan eksperimennya sebagai berikut:
1. Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
2. Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
3. Berkas partikel alfa yang direfleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar dibanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa di pantulkan kembali.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka Rutherford mengajukan model atom sebagai berikut:
Gambar 2. Model Atom Rutherford seperti tata surya
Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti. Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Sedangkan kelebihan model atom Rutherford yaitu membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti.
Meski model atom Rutherford tadi masih memiliki beberapa kelemahan, namun teori itu dapat memberikan gambaran kasar tentang atom. Model atom seperti inilah yang biasanya diperkenalkan kepada masyarakat awam maupun pelajar pemula. Dan gambaran tadi, paling tidak kita menyadari bahwa pada prinsipnya atom adalah penyusun alam semesta. Atom ada di sekeliling kita. Bahkan tubuh kita sendiri pada prinsipnya tersusun atas atom-atom.
Mekipun demikian, ada satu hal yang menarik dari model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnet yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari orbit elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spektrum cahaya yang dipancarkannya berupa susunan pita warna kontinu.
D. Aplikasi Konsep (Penerapannya)
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunjukkan bahwa model “tata surya” mini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak ia telah mendekati model struktur atom yang memadai. Selain itu, masalah kestabilan atom Rutherford teratasi dengan sumbangan fisikawan, Niels Henrik Bohr, sehingga mendorong fisikawan-fisikawan berikutnya untuk mengembang atau memodifikasi konsep yang lebih luas lagi.
Konsep model atom Rutherford yang dikenal dengan model atom “miniatur tata surya” juga menjadi salah satu sejarah dalam dalam perkembangan model atom mulai dari teori atom menurut Democritus sampai pada model atom modern.
E. Pengembangan Konsep ke Depan
Pengembangan konsep ke depan terkait dengan teori atom Rutherford adalalah tidak menutup kemingkinan dibuat suatu alat yang dapat digunakan untuk melihat secara langsung inti atom dan elektron-elektron yang mengelilingi inti atom tersebut dan dapat mengamati gaya elektrostatik antara inti atom dan elektron.
F. Soal-Soal
1. Jelaskan secara singkat sejarah hidup Ernest Rutherford?
Jawaban: Ernest Rutherford lahir pada 30 Agustus 1871 di Brightwater, Nelson, Selandia Baru. Keluarga Rutherford adalah imigran dari Skotlandia yang pindah ke Selandia Baru sebelum ia lahir. Ia adalah anak kedua dari 12 bersaudara, keluarga petani. Rutherford menerima pendidikan dasarnya di sekolah pemerintah dan pada usia 16 tahun ia masuk Nelson Collegiate School. Pada 1889 ia memenangkan beasiswa masuk University of New Zealand di Wellington. Ia meraih dua gelar master sekaligus, ilmu matematika dan fisika pada 1893. Ia kembali mendapatkan beasiswa untuk belajar di Cambridge University di Inggris. Di sini, ia melakukan riset di laboratorium dibawah bimbingan J.J. Thomson, yang menjadi awal karier fisika atomnya. Rutherford dikenal atas sumbangannya dalam fisika atom. Pada 1909 Rutherford mulai percobaan yang mengubah wajah fisika. Ia menemukan inti atom dan membangun model atom yang mirip dengan sistem tata surya. Ia diberi gelar bangsawan pada 1914, Baron Rutherford of Nelson yang pertama. Rutherford, yang berkewarganegaraan Inggris, dikenal juga atas Bapak fisika nuklir, Model Rutherford, Pembelahan atom, dan Penemu Proton.Ia menikah dengan Mary Newton dan dikarunia putri tunggal, Eileen. Rutherford wafat di Cambridge pada 19 Oktober 1937. Abunya dikuburkan di tengah gereja Westminster Abbey, di sebelah barat makam Sir Isaac Newton dan di samping Lord Kelvin.
2. Jelaskan bagaimana Rutherford menemukan model atom miniatur “tata surya”!
Jawaban: Rutherford menemukan model atom miniatur “tata surya” dengan melakukan eksperimen hamburan partikel alfa dimana hamburan partikel alfa yang ditembakkan pada selembar logam emas tipis. Susunan peralatan percobaan dibuat sedemikian rupa sehingga berkas partikel alfa menumbuk permukaan lembar emas secara tegak lurus. Semua susunan alat yang terdiri dari sumber partikel alfa (yaitu radium yang ditempatkan dalam sebuah blok timah hitam belubang) dan lembar emas ditempatkan dalam tabung gelas hampa udara. Bagian dalam tabung ini dilapisi dengan fosfor (seperti sulfida seng) agar bila partikel alfa membentur dinding gelas, pada titik benturannya akan terjadi kedipan cahaya yang mudah terlihat dalam ruang gelap dengan bantuan mikroskop. Rutherford memperkirakan simpangan arah gerak partikel alfa yang melewati lembar emas dari arah datangnya semula memiliki sudut pembelokkan yang sangat kecil.
3. Kesimpulan apa yang dapat disimpulkan dari model atom Rutherford?
Jawaban: Kesimpulan dari model atom Rutherford yaitu;
• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
• Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
4. Tulikan kelemahan model atom Rutherford!
Jawaban: Kelemahan dari model atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.
5. Tuliskan kelebihan model atom Rutherford!
Jawaban: Kelebihan dari model atom Rutherford adalah spektrum gelombang elektromagnet yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari orbit elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spektrum cahaya yang dipancarkannya berupa susunan pita warna kontinu.
6. Bagaimana Rutherford menyimpulkan struktur atom berdasarkan eksperimen hamburan partikel alfa?
Jawaban:
• Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
• Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
• Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar disbanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa di pantulkan kembali.
“Ernest Rutherford (1871 – 1937)”
A. Sejarah Hidup
Ernest Rutherford lahir pada 30 Agustus 1871, fisikawan dan peraih Hadiah Nobel bidang Kimia 1908, di Brightwater, Nelson, Selandia Baru. Keluarga Rutherford adalah imigran dari Skotlandia yang pindah ke Selandia Baru sebelum ia lahir. Ia adalah anak kedua dari 12 bersaudara, keluarga petani. Ayahnya James Rutherford, Skotlandia tukang roda, beremigrasi ke Selandia Baru dengan Ernest kakek dan seluruh keluarga pada tahun 1842. Ibunya, née Martha Thompson, adalah seorang guru sekolah Inggris.
Rutherford menerima pendidikan dasarnya di sekolah pemerintah dan pada usia 16 tahun ia masuk Nelson Collegiate School. Pada 1889 ia memenangkan beasiswa masuk University of New Zealand di Wellington. Ia meraih dua gelar master sekaligus, ilmu matematika dan fisika pada 1893. Ia kembali mendapatkan beasiswa untuk belajar di Cambridge University di Inggris. Di sini, ia melakukan riset di laboratorium dibawah bimbingan J.J. Thomson, yang menjadi awal karier fisika atomnya. Rutherford dikenal atas sumbangannya dalam fisika atom. Ia yang mempopulerkan istilah sinar alfa, beta dan gamma, proton dan neutron. Ia menjadi tempat berguru para pendekar fisika seperti Neils Bohr, James Chadwick, dan Robert Oppenheimer.
Pada 1901 hingga 1902 ia bekerja dengan Frederick Soddy untuk membuktikan bahwa atom-atom dari sebuah unsur radioaktif akan secara spontan berubah, dengan pengeluaran sepotong atom pada kecepatan tinggi. Banyak saintis pada masa itu mencemooh gagasan itu sebagai alkimia. Mereka tetap percaya bahwa atom tidak dapat dibagi atau diubah. Pada 1909 Rutherford mulai percobaan yang mengubah wajah fisika. Ia menemukan inti atom dan membangun model atom yang mirip dengan sistem tata surya. Seperti planet, elektron-elektron mengorbit sebuah pusat, inti seperti matahari. Penerimaan model ini berkembang setelah dimodifikasi dengan teori kuantum dari Neils Bohr. Untuk menghargai penelitiannya mengenai radiasi dan inti atom, Rutherford mendapatkan Hadiah Nobel bidang Kimia pada 1908. Ia diberi gelar bangsawan pada 1914, Baron Rutherford of Nelson yang pertama. Rutherford, yang berkewarganegaraan Inggris, dikenal juga atas Bapak fisika nuklir, Model Rutherford, Pembelahan atom, dan Penemu Proton.
Ia menikah dengan Mary Newton dan dikarunia putri tunggal, Eileen. Rutherford wafat di Cambridge pada 19 Oktober 1937. Abunya dikuburkan di tengah gereja Westminster Abbey, di sebelah barat makam Sir Isaac Newton dan di samping Lord Kelvin.
B. Sejarah Penemuan Konsep
Rutherford yang pada 1907 kembali dari Kanada ke Inggris dan menjabat sebagai guru besar di Universitas Manchester menjadi tertarik pada kesederhanaan model atom Thomson. Inilah yang mendorongnya mempelajari struktur dalam atom lebih jauh. Selain itu, ia ingin menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Sangat wajar juga jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari.
Pada 1090 ia melibatkan salah seorang muridnya yang menempuh studi doktor, Ernest Marsden, yang saat itu berusia 20 tahun, dalam upaya ini dibawah bimbingan rekan peneliti Rutherford, Hans Geiger. Tugas yang diberikan kepada Marsden adalah menyelidki lebih jauh hamburan partikel alfa yang ditembakkan pada selembar logam emas tipis. Susunan peralatan percobaan dibuat sedemikian rupa sehingga berkas partikel alfa menumbuk permukaan lembar emas secara tegak lurus. Semua susunan alat yang terdiri dari sumber partikel alfa (yaitu radium yang ditempatkan dalam sebuah blok timah hitam belubang) dan lembar emas ditempatkan dalam tabung gelas hampa udara. Bagian dalam tabung ini dilapisi dengan fosfor (seperti sulfida seng) agar bila partikel alfa membentur dinding gelas, pada titik benturannya akan terjadi kedipan cahaya yang mudah terlihat dalam ruang gelap dengan bantuan mikroskop. Rutherford memperkirakan simpangan arah gerak partikel alfa yang melewati lembar emas dari arah datangnya semula memiliki sudut pembelokkan yang sangat kecil.
Selang beberapa hari kemudian Geiger melapor kepada Rutherford. Mereka menemukan beberapa partikel alfa yang terpantulkan balik. Laporan ini sangat mengejutkan Rutherford, ia berkomentar, “Tak masuka akal! Ini sama halnya Anda menembakkan peluru berdiameter 15 inci6 pada selembar kertas tisu kemudian mendapati bahwa peluru tadi terpantul balik menembaki Anda.
Alasan fisika yang membuat Rutherford terkejut adalah partikel alfa bergerak dengan keceapatan yang sangat tinggi, sekitar 160 ribu km per detik. Sama sekali tidak masuk akal baginya, lembar emas dengan tebal kurang dari seperseribu inci itu membangkitkan gaya yang cukup besar untuk membalikkan arah gerak partikel alfa tadi.
Selain itu, Marsden dan Geiger mendapati bahwa terdapat pula pertikel alfa yang menumbuk dinding tabung gelas, dibalik lembar emas, tepat di titik pada arah garis lurus di depan sumber partikel alfa. Sungguh membingungkan karena selama ini atom dipandang sebagai sebuah bola pejal (sesuai dengan model atom Thomson) yang tak mungkin tertembus langsung.
Dari hasil percobaannya tadi, Rutherford akhirnya berkesimpulan bahwa sebagian partikel alfa dipantulkan kembali karena bertumbukan dengan bagian yang sangat keras dari atom, yang selanjutnya oleh Rutherford disebut inti atom. Dengan demikian, model atom Thomson yang menyatakan bahwa massa atom tersebar merata di seluruh isi atom tidak dapat diterima lagi. Dengan gugurnya teori atom Thomson ini, maka pada tahun 1911 Rutherford mengemukakan teori atom yang baru sebagai berikut:
• Massa atom tidak tersebar merata, tetapi terpusat di teras atau inti atom yang berdiameter lebih kecil, sekitar 1 per 10.000 kali lebih kecil daripada ukuran atom. Atom terdiri dari muatan positif dan negatif dimana semua muatan positif dan sebagian besar masa atom terkumpul pada suatu titik di tengah-tengah bola atom yang disebut inti atom.
• Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif pada jarak yang relatif jauh, dimana elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan seperti planet yang bergerak mengelilingi matahari dalam sistem tata surya. Gaya tarik elektrostatik antara inti atom dan elektron (bermuatan negatif) di sini berperan sama seperti gaya berat (gravitasi) dalam sistem tata surya.
• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.
Gambar 1
(a) Eksperimen Rutherford (b) Hasil Eksperimen Rutherford
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif . Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
C. Pengembangan Konsep
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang. Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Setelah merunut pola-pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng logam emas, maka Rutherford mengambil kesimpulan bahwa sebagian besar ruang dalam atom adalah “ruang kosong”, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi inti atom tersebut seperti planet-planet kita mengelilingi matahari.
Rutherford menyimpulkan struktur atom tersebut berlandaskan eksperimennya sebagai berikut:
1. Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
2. Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
3. Berkas partikel alfa yang direfleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar dibanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa di pantulkan kembali.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka Rutherford mengajukan model atom sebagai berikut:
Gambar 2. Model Atom Rutherford seperti tata surya
Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti. Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Sedangkan kelebihan model atom Rutherford yaitu membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti.
Meski model atom Rutherford tadi masih memiliki beberapa kelemahan, namun teori itu dapat memberikan gambaran kasar tentang atom. Model atom seperti inilah yang biasanya diperkenalkan kepada masyarakat awam maupun pelajar pemula. Dan gambaran tadi, paling tidak kita menyadari bahwa pada prinsipnya atom adalah penyusun alam semesta. Atom ada di sekeliling kita. Bahkan tubuh kita sendiri pada prinsipnya tersusun atas atom-atom.
Mekipun demikian, ada satu hal yang menarik dari model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnet yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari orbit elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spektrum cahaya yang dipancarkannya berupa susunan pita warna kontinu.
D. Aplikasi Konsep (Penerapannya)
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunjukkan bahwa model “tata surya” mini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak ia telah mendekati model struktur atom yang memadai. Selain itu, masalah kestabilan atom Rutherford teratasi dengan sumbangan fisikawan, Niels Henrik Bohr, sehingga mendorong fisikawan-fisikawan berikutnya untuk mengembang atau memodifikasi konsep yang lebih luas lagi.
Konsep model atom Rutherford yang dikenal dengan model atom “miniatur tata surya” juga menjadi salah satu sejarah dalam dalam perkembangan model atom mulai dari teori atom menurut Democritus sampai pada model atom modern.
E. Pengembangan Konsep ke Depan
Pengembangan konsep ke depan terkait dengan teori atom Rutherford adalalah tidak menutup kemingkinan dibuat suatu alat yang dapat digunakan untuk melihat secara langsung inti atom dan elektron-elektron yang mengelilingi inti atom tersebut dan dapat mengamati gaya elektrostatik antara inti atom dan elektron.
F. Soal-Soal
1. Jelaskan secara singkat sejarah hidup Ernest Rutherford?
Jawaban: Ernest Rutherford lahir pada 30 Agustus 1871 di Brightwater, Nelson, Selandia Baru. Keluarga Rutherford adalah imigran dari Skotlandia yang pindah ke Selandia Baru sebelum ia lahir. Ia adalah anak kedua dari 12 bersaudara, keluarga petani. Rutherford menerima pendidikan dasarnya di sekolah pemerintah dan pada usia 16 tahun ia masuk Nelson Collegiate School. Pada 1889 ia memenangkan beasiswa masuk University of New Zealand di Wellington. Ia meraih dua gelar master sekaligus, ilmu matematika dan fisika pada 1893. Ia kembali mendapatkan beasiswa untuk belajar di Cambridge University di Inggris. Di sini, ia melakukan riset di laboratorium dibawah bimbingan J.J. Thomson, yang menjadi awal karier fisika atomnya. Rutherford dikenal atas sumbangannya dalam fisika atom. Pada 1909 Rutherford mulai percobaan yang mengubah wajah fisika. Ia menemukan inti atom dan membangun model atom yang mirip dengan sistem tata surya. Ia diberi gelar bangsawan pada 1914, Baron Rutherford of Nelson yang pertama. Rutherford, yang berkewarganegaraan Inggris, dikenal juga atas Bapak fisika nuklir, Model Rutherford, Pembelahan atom, dan Penemu Proton.Ia menikah dengan Mary Newton dan dikarunia putri tunggal, Eileen. Rutherford wafat di Cambridge pada 19 Oktober 1937. Abunya dikuburkan di tengah gereja Westminster Abbey, di sebelah barat makam Sir Isaac Newton dan di samping Lord Kelvin.
2. Jelaskan bagaimana Rutherford menemukan model atom miniatur “tata surya”!
Jawaban: Rutherford menemukan model atom miniatur “tata surya” dengan melakukan eksperimen hamburan partikel alfa dimana hamburan partikel alfa yang ditembakkan pada selembar logam emas tipis. Susunan peralatan percobaan dibuat sedemikian rupa sehingga berkas partikel alfa menumbuk permukaan lembar emas secara tegak lurus. Semua susunan alat yang terdiri dari sumber partikel alfa (yaitu radium yang ditempatkan dalam sebuah blok timah hitam belubang) dan lembar emas ditempatkan dalam tabung gelas hampa udara. Bagian dalam tabung ini dilapisi dengan fosfor (seperti sulfida seng) agar bila partikel alfa membentur dinding gelas, pada titik benturannya akan terjadi kedipan cahaya yang mudah terlihat dalam ruang gelap dengan bantuan mikroskop. Rutherford memperkirakan simpangan arah gerak partikel alfa yang melewati lembar emas dari arah datangnya semula memiliki sudut pembelokkan yang sangat kecil.
3. Kesimpulan apa yang dapat disimpulkan dari model atom Rutherford?
Jawaban: Kesimpulan dari model atom Rutherford yaitu;
• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
• Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
4. Tulikan kelemahan model atom Rutherford!
Jawaban: Kelemahan dari model atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.
5. Tuliskan kelebihan model atom Rutherford!
Jawaban: Kelebihan dari model atom Rutherford adalah spektrum gelombang elektromagnet yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari orbit elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spektrum cahaya yang dipancarkannya berupa susunan pita warna kontinu.
6. Bagaimana Rutherford menyimpulkan struktur atom berdasarkan eksperimen hamburan partikel alfa?
Jawaban:
• Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
• Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
• Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar disbanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa di pantulkan kembali.
Langganan:
Komentar (Atom)