Jurus Tembus Dinding Bernama Quantum Tunneling

Ini teori yang menurut aku paling 'what the f*ck' banget. Pertama baca catatan dan dengarin guru jelasin tentang quantum tunneling temen-temen gua semua pada teriak "haaaa?!" Agak sulit sih jelasinnya karena teorinya ga sejalan dengan akal sehat manusia (aku ga bilang kalau fisikawan yang ajukin teori ini gila tapi, emang aneh teorinya). Teorinya gini nih; partikel dengan momentum tertentu bisa menembus sebuah halangan tanpa harus melewati halangan tersebut.

Bayangin aja gini. Ada sebuah bola di satu sisi dinding. Secara logika, gimana cara mindahin bola tersebut ke sisi yang lain? 

Salah satu jawabannya adalah dengan melempar bola tersebut melewati dinding. Itu logika klasik. Quantum tunneling analoginya berbeda. 

Menurut quantum tunneling, bola tersebut bisa berada di sisi yang lain tanpa perlu melangkahi dinding. Bola tersebut bisa dibilang 'tembus' melalui dinding. Jangan tanya kenapa, mereka mah gitu memang. Nah, ini cuma analogi. Secara fisika, benda yang kita sebut 'dinding' pada analogi ini disebut potential barrier yang dapat berupa apa saja seperti nucleus. Kemampuan sebuah partikel untuk men-tunnel-kan dirinya melalui sebuah potential barrier dipengaruhi oleh:

1. Besarnya potential barrier tersebut. Semakin besar, maka semakin kecil kemungkinan quantum tunneling untuk terjadi.

2. wave function (fungsi gelombang) akan partikel tersebut. Ini adalah fungsi yang menggambarkan gerak dan keberadaan sebuah partikel pada sebuah domain. Kemungkinan untuk menemukan keberadaan sebuah partikel pada waktu dan tempat tertentu adalah aplitudo kuadrat dari fungsi ini. Amplitudo fungsi ini berkurang pada bagian luar potential barrier. 

http://www.testandmeasurementtips.com/new-articles/quantum-tunneling-and-tunnel-diodes/

Akan tetapi, jangan coba-coba tabrak diri kalian ke dinding dan berharap kalian seketika tembus ke sisi yang lain, walaupun kemungkinannya memang ada. Tapi sangat kecil. Momentum manusia masih terlalu besar untuk itu. Quantum tunneling hanya berlaku pada artikel dengan skala kuantum seperti quark dan elektron yang memiliki massa cukup kecil sehingga memiliki momentum yang kecil. 

Model Atom

Kalau kalian disuruh gambar gimana bentuk atom, mungkin kebanyakan dari kalian bakalan ngegambar sesuatu yang mirip dengan gambar ini. Termasuk saya ketika SMP. Karena guru saya bilang kalau gambar di bawah ini adalah bentuk atom. 

Gambar ini adalah model atom yang diajukan oleh Bohr pada tahun 1915. 

Mengapa disebut 'model atom', bukan 'bentuk atom'? Karena gambar di atas bukanlah bentuk atom sebenarnya. Gambar di atas hanyalah representasi Bohr akan bagaimana bentuk atom, sesuai dengan teori dan kalkulasi yang telah terbukti dengan eksperimen. Bentuk atom yang benar absolut hanya Allah yang tahu. Model atom Bohr sendiri adalah modifikasi dari model atom yang dikemukakan oleh Rutherford. 

Bohr datang dengan teori, yang kemudian diinterpretasikan ke dalam diagram seperti di atas. Teori yang dikemukakan Bohr tentang model atomnya adalah (saya ringkas supaya ga ribet):

1. Elektron mengitari inti atom pada orbit tertentu.

2. Setiap orbit atom memiliki level energi masing-masing. 

3. Elektron yang mengitari orbitnya tidak akan kehilangan energi.

4. Elektron dapat berpindah dari satu level energi ke level energi yang lain. Perpindahan ini dapat mengakibatkan spektrum emisi dan spektrum penyerapan.

Akan tetapi, model atom terus berkembang. Sejalan dengan berkembangnya teori fisika kuantum, model atom pun mengalami perubahan yang dapat mengeliminasi kelemahan-kelemahan dari model sebelumnya. Model atom yang direvisi ini diajukkan oleh Schrödinger pada tahun 1926 dan kira-kira direpresentasikan seperti ini:

http://world.mathigon.org/Probability

Saya tidak akan menjelaskan secara detail mengenai model ini karena memang tidak mungkin. Siswa fisika yang mengambil jurusan fisika di universitas mungkin juga tidak bisa. Akan tetapi ada beberapa hal yang mencolok dari model ini. Namun (menurut saya) yang paling mencolok adalah dari sisi orbit elektron. Orbit elektron bukan berbentuk elipse atau lingkaran, tapi direpresentasikan oleh gelombang yang disebut wave function (opo iki?). Artinya, gerak elektron tidak mengelilingi orbit, namun eletron dapat berpindah dari satu posisi ke posisi yang lain di dalam cakupan gelombang tersebut secara tiba-tiba, suka-suka, wallahu'alam. Dan di sini, gerak elektron tidak dapat dijelaskan dengan hukum Newton. 

Model atom dapat berubah dari waktu ke waktu seiring dengan berkembangnya pengetahuan. Model atom yang diajarkan waktu saya SMP mungkin belum up-to-date. Tapi model atom Bohr saya anggap cukup untuk pengenalan atom kepada bocah.