.webp)
Para ilmuwan di China telah melakukan eksperimen yang pertama kali diusulkan oleh Albert Einstein hampir seabad yang lalu. Einstein berusaha membuktikan prinsip mekanika kuantum komplementaritas yang dikemukakan oleh Niels Bohr dan sekolah fisikawannya salah.
Sementara, Bohr mengklaim ada sifat-sifat partikel yang tidak dapat diukur secara bersamaan. Ketika mereka bertemu di konferensi fisika, Albert Einstein dan Niels Bohr diketahui gemar bersantai dan berdebat tentang mekanika kuantum.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Eistein: Tuhan Tidak Bermain Dadu dengan Alam Semesta
Einstein, yang selalu skeptis terhadap gambaran standar mekanika kuantum yang sedang dikembangkan saat itu, senang mengklaim bahwa ia telah menemukan celah dan inkonsistensi dalam interpretasi Bohr. Di sisi lain Bohr selalu siap menerima tantangan tersebut.
Pada konferensi Solvay pada 1927 di Brussels, kedua peraih Nobel tersebut diperkirakan mengadakan pertemuan paling terkenal mereka.
Pernyataan Einstein yang terkenal berbunyi, "Tuhan tidak bermain dadu dengan alam semesta."
Secara khusus, Einstein mengusulkan sebuah eksperimen yang menurutnya akan mengungkap kontradiksi mendasar dalam prinsip komplementaritas, yang menyatakan pasangan sifat partikel, seperti posisi dan momentum, serta frekuensi dan waktu hidup, tidak dapat diukur secara bersamaan. Komplementaritas mendasari konsep dualitas gelombang-partikel dan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
Einstein membayangkan sebuah eksperimen dengan dua celah sempit yang sejajar secara horizontal. Dengan itu saja, partikel yang diarahkan ke celah akan menampilkan pola interferensi pada layar tampilan di belakang celah.
Itu adalah eksperimen celah ganda standar yang pertama kali dijelaskan untuk cahaya oleh Thomas Young pada 1801 dan dilakukan untuk elektron pada 1927, menunjukkan sifat gelombang elektron.
Perdebatan Einstein Vs Bohr
Sebagai perluasan dari eksperimen ini, Einstein mengusulkan agar partikel pertama-tama melewati celah tunggal, yang juga sejajar secara horizontal. Celah tunggal ini akan ditahan di bagian atas dan bawah oleh pegas yang peka terhadap momentum.
Jadi, partikel yang menuju celah atas dari dua celah berikutnya akan menumbuk celah tunggal dengan momentum ke bawah saat memantul, menunjukkan sifat partikelnya. Akan tetapi setelah melewati celah ganda dan pola interferensi yang dihasilkan, terungkap sifat partikel yang seperti gelombang.
Namun, Einstein mengklaim pola interferensi tersebut akan bertentangan dengan prinsip komplementaritas. Bohr tidak setuju.
Lantas, eksperimen yang dilakukan oleh Jian-Wei Pan dari Universitas Sains dan Teknologi China bersama rekan-rekannya rupanya mendukung pandangan Bohr. Riset mereka telah diterbitkan di Physical Review Letters dengan judul "Tunable Einstein-Bohr Recoiling-Slit Gedankenexperiment at the Quantum Limit".
Argumen Bohr adalah, pengukuran momentum partikel secara tepat, menurut prinsip ketidakpastian, akan meninggalkan ketidakpastian yang besar pada posisi partikel. Hal ini mengakibatkan pengaburan pola interferensi. Itulah yang diamati dalam penelitian baru ini.
Dalam eksperimen Pan dan rekan-rekannya, partikel tersebut adalah foton, partikel kuantum cahaya dan yang bertindak sebagai celah tunggal adalah atom rubidium (Rb) tunggal yang terperangkap di tempatnya oleh penjepit optik.
Dikutip dari Phys.org, atom tersebut didinginkan sehingga berada dalam keadaan dasar potensial harmonik tiga dimensinya. Dalam desain eksperimen mereka, atom tunggal ini berfungsi sebagai pemisah berkas ultraringan, dengan momentumnya terjalin dengan momentum foton yang masuk dan ketidakpastian momentumnya diturunkan hingga setara dengan momentum foton tunggal.
Variasi kedalaman perangkap penjepit optik secara dinamis menyetel ketidakpastian momentum intrinsik atom rubidium, yang pada gilirannya membuat garis-garis interferensi menjadi lebih atau kurang kabur, sesuai dengan prinsip komplementaritas dan prediksi Bohr.
Salah satu komplikasinya adalah pemanasan atom, yang disebabkan oleh pergeseran frekuensi pada laser terfokus yang membentuk perangkap. Pergeseran frekuensi ini meningkatkan dan menurunkan kedalaman penjepit, menghamburkan foton yang masuk.
Tim tersebut mampu mengkalibrasi efek pemanasan atom dengan mengekstrak suhu residual menggunakan spektroskopi Raman pemindaian secara real-time.
Spektroskopi Raman menggunakan cahaya laser untuk menyelidiki getaran molekuler. Cahaya laser dengan panjang gelombang tunggal diarahkan ke sampel. Meskipun sebagian besar cahaya tersebar secara elastis, tanpa perubahan energi, sebagian kecil tersebar secara inelastis dan perubahan frekuensi (energi) mengungkapkan keberadaan ikatan kimia, komposisi, dan interaksi molekuler.
Rasio frekuensi yang lebih tinggi terhadap frekuensi yang lebih rendah berbanding lurus dengan populasi termal dari mode vibrasi atom, yang mengikuti distribusi Bose-Einstein. Suhu atom dapat diekstraksi dengan cara ini.
Dari sudut pandang modern, para penulis mengatakan visibilitas interferensi Einstein-Bohr ditentukan oleh derajat keterikatan kuantum dalam derajat kebebasan momentum antara foton dan celah.
Mereka juga menyelidiki perbedaan antara batas kuantum dan pemanasan klasik dari keadaan gerak atom, yang memungkinkan pengamatan transisi kuantum-ke-klasik.
Meskipun prinsip komplementaritas mekanika kuantum telah lama dibuktikan oleh eksperimen, mewujudkan dan menyelesaikan perdebatan lama akan selalu penting. Para peneliti kini mengantisipasi penggunaan tomografi keadaan kuantum untuk menentukan keadaan kuantum dari celah kuantum, secara langsung menyelidiki keterikatan.
Selain itu, peningkatan massa celah secara bertahap akan memungkinkan menguji interaksi antara dekoherensi dan keterikatan.
(nah/nwk)
