Mengapa Saintis Mencoba Untuk Memperlambat Cahaya?

Mencapai kelajuan lebih cepat dari laju cahaya adalah salah satu mimpi terindah ilmu pengetahuan (dan juga fiksi ilmiah?). Tapi bagaimana dengan ide memperlambat cahaya? Apa manfaat yang diperoleh dengan memperlambat cahaya? Dalam sepuluh tahun terakhir, para saintis telah melakukan beberapa hal menakjubkan dengan memperlambat kecepatan cahaya.

Photo by Akshar Dave from Pexels

Kelajuan cahaya adalah konstan. Angka yang tepat dari kelajuan cahaya adalah 299.792.458 meter per detik. Saat ini dianggap tidak ada sesuatu yang bisa bergerak lebih cepat dari itu tanpa melanggar hukum-hukum fisika. Namun ternyata cahaya dapat diperlambat – kenyataan yang mengejutkan bahwa kelajuan cahaya adalah konstanta yang tidak konstan.

Cahaya dalam Ruang Hampa

Pernyataan yang sering dikutip bahwa kelajuan cahaya hanya berlaku untuk cahaya yang bergerak melalui ruang hampa, di mana cahaya tidak bergerak (merambat) melewati atom. Nilai (kelajuan cahaya dalam ruang hampa) disebut “c,” merupakan bagian dari persamaan Einstein yang terkenal E = mc². Dalam medium, foton secara acak melewati atom, yang menyerap foton tersebut kemudian kembali memancarkannya. Siklus penyerapan atau re-emisi ini mengakibatkan penundaan dan berarti juga memperlambat cahaya. Dalam hal ini, perlambatan cahaya masih berupa ilusi. Foton masih merambat dari atom ke atom dengan kelajuan c, tapi mereka melakukan penghentian singkat selama perjalanannya ini.

Zat transparan memiliki indeks bias yang didefinisikan sebagai ukuran seberapa banyak zat yang mempengaruhi kecepatan cahaya saat melewatinya. Persamaan untuk menghitung indeks bias adalah v = c / n, dimana v merupakan kelajuan aktual cahaya dan n adalah indeks bias medium itu. ruang vakum memiliki indeks bias 1, dan atmosfer bumi memiliki indeks bias dari 1,00029. Itu cukup dekat dengan kelajuan penuh.

Ketika Cahaya Melambat

Air, di sisi lain, memiliki indeks bias 1,330, dan berbagai jenis kaca memiliki indeks antara 1,4 dan 1,9. Cahaya secara signifikan bergerak lebih lambat melalui bahan tersebut. Berlian membuat cahaya bahkan bergerak lebih lambat dari itu, dengan indeks bias sekitar 2,4.

Pada tahun 1968 Bob shaw melalui kisahnya yang terkenal pada masa itu, Light of Other Days, mengusulkan ide menarik tentang penggunaan bahan dengan indeks bias tinggi yang dapat memerangkap cahaya sehingga butuh waktu setahun bagi cahaya untuk melewati bahan.

Dengan Idenya ini yang menggunakan bahan berupa kaca lambat (slow glass) dengan indeks bias tinggi dapat menjadi wahana untuk “merekam” pemandangan alam yang menyenangkan berupa cahaya yang terperangkap. Bahkan pada tahun sebelumnya yaitu pada 1940, L. Sprague de Camp telah membuat senjata dengan teknologi kaca lambat ini. Dia menggunakan tongkat yang dapat memerangkap cahaya, dan untuk kemudian melepaskannya sekaligus dengan menimbulkan efek ledakan.

Laser dan Komputer Kuantum

Lebih jauh lagi, para peneliti saat ini telah menemukan penggunaan yang lebih baik dari efek cahaya lambat. Dalam sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan telah berhasil memperlambat cahaya dan bahkan menghentikannya dengan menggunakan difusi gas khusus tereksitasi dengan sinar laser.

Ketika para ilmuwan menghentikan cahaya, mereka tidak benar-benar menghentikan foton – pada dasarnya mereka mengembed keadaan kuantum foton ke dalam atom di dekatnya. Kemudian, mereka menggunakan pulsa laser lain untuk mengaktifkan atom-atom dan membuat mereka memancarkan foton identik. Dan kemudian, secara hampir seketika, karena keadaan kuantum mulai meluruh dalam waktu kurang dari satu detik. Kemampuan untuk memperlambat, menghentikan, dan menghasilkan foton dengan cara seperti ini merupakan langkah besar dalam rangka mengembangkan komputer kuantum.

sumber: http://io9.com/5512705/why-are-scientists-trying-to-create-slow-light

Metode Kriogenik untuk Pembekuan Makanan

Pembekuan memberikan berbagai manfaat dalam penyimpanan produk pangan terutama bagi industri pangan, misalnya untuk menghambat penurunan kadar nutrisi, menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak pangan dan bahkan pada beberapa produk pangan memberikan manfaat organoleptik (rasa pangan yang lebih enak).

Pembekuan ini dapat dimanfaatkan dalam pengiriman dan transportasi produk-produk pangan dari produsen ke tangan konsumen. Dan, salah satu metode pembekuan adalah dengan metode kriogenik (cryogenic).

Dalam ilmu Fisika atau teknik, kriogenik adalah ilmu yang mempelajari materi dengan temperatur sangat rendah (di bawah –150 °C, –238 °F atau 123 K). Ilmu ini mempelajari cara memproduksi serta perilaku material pada temperatur tersebut.

Kriogenik untuk pembekuan makanan (sumber: newsday.com)

Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon. Teknologi pembekuan seperti ini juga telah ditemukan memiliki kelemahan karena tingkat pendinginan yang kurang rendah suhunya dan relatif tidak stabil sehingga tidak menjamin keawetan produk pangan yang dibekukan. Pada penggunaan ammonia sebagai bahan pendingin, suhu terdingin yang dapat dicapai untuk refrigeran produk pangan yaitu antara -1 derajat Celsius sampai dengan -46 derajat Celsius.

Berbeda dengan metode pembekuan lokal, Metode pembekuan teknologi kriogenik menggunakan gas yang dimampatkan menjadi cairan (liquid) misalnya nitrogen (N2) dan karbon dioksida (CO2). Nitrogen cair sebagaimana telah diketahui sejak lama, dipergunakan sebagai pembeku bahan-bahan organik untuk keperluan penyimpanan dan ekstraksi bahan-bahan penelitian bidang biologi terapan. Karbon dioksida cair pun telah sejak lama dipergunakan untuk pengisi tabung pemadam kebakaran.

Nitrogen cair memiliki titik didih pada suhu -195,8 derajat Celsius, sedangkan karbon dioksida cair -57 derajat Celsius. Pada suhu yang lebih tinggi dari suhu tersebut, nitrogen dan karbon dioksida akan berbentuk gas volatil, sehingga umumnya nitrogen cair dan karbon dioksida cair berada pada suhu lebih rendah daripada titik didihnya. Dengan suhu yang sedemikian dingin, baik nitrogen cair maupun karbon dioksida cair mempunyai kemampuan membekukan bahan organik yang relatif lebih efektif daripada pendingin berbahan amonia ataupun freon.

Suntory, sebuah perusahaan minuman di Jepang mengunakan metode cryogenic ini sebagai metode baru untuk produksi minuman sehingga kualitas kesegaran minuman terjaga. Dalam kondisi suhu -195 derajat celcius buah dihancurkan menjadi tepung kemudian dibuat minuman.

Dirangkum dari

http://www.kamusilmiah.com/teknologi/aplikasi-cryogenic-untuk-pembekuan-produk-pangan/

Mengenal Kristal Cair atau Liquid Crystal

Kamu mungkin sudah terbiasa menggunakan perangkat yang mengandungi LCD (liquid crystal display) setiap hari. Perangkat-perangkat itu ada di sekitar kita – di komputer laptop, jam digital dan jam tangan, oven microwave, CD player dan banyak perangkat elektronik lainnya.

LCD menjadi umum digunakan karena mereka menawarkan beberapa keuntungan nyata dibandingkan teknologi display yang lain. Mereka lebih tipis dan ringan dan memerlkan daya lebih sedikit dibandingkan tabung sinar katoda (CRT), misalnya.

Photo by Lisa Fotios from Pexels

Tapi apa hal ini disebut kristal cair (liquid crystal)? Nama “kristal cair” terdengar seperti sebuah kontradiksi. Kamu pikir dari kristal sebagai bahan padat seperti kuarsa, biasanya keras seperti batu, dan cair jelas berbeda. Bagaimana mungkin menggabungkan dua bahan yang bertolak belakang ini?

Kamu tentu sudah pernah belajar di sekolah bahwa ada tiga wujud umum materi: padat, cair atau gas. Padat (solid) berisi molekul mereka selalu menjaga orientasi dan tinggal di posisi yang sama satu sama lain. Molekul-molekul dalam cairan hanya sebaliknya: Mereka bisa mengubah orientasi mereka dan bergerak ke manapun di dalam cairan.

Namun, ada beberapa zat yang bisa berada dalam keadaan taklazim yang satu saat seperti cair dan di saat yang lain seperti padat. Ketika mereka berada dalam keadaan ini, molekul mereka cenderung mempertahankan orientasi mereka, seperti molekul dalam padatan, tetapi juga bergerak menuju posisi yang berbeda, seperti molekul dalam cairan. Ini berarti bahwa kristal cair tidak cairan atau solid. Begitulah cara mereka berakhir dengan nama mereka yang tampaknya bertentangan.

Jadi, apakah kristal cair merupakan padatan atau cairan atau sesuatu yang lain? Ternyata bahwa kristal cair lebih dekat dengan keadaan cair daripada padat. Dibutuhkan cukup banyak panas untuk mengubah suatu zat tertentu dari padat menjadi kristal cair, tetapi hanya dibutuhkan sedikit saja panas lebih untuk mengubah kristal cair yang sama menjadi wujud cairan.

Hal ini menjelaskan mengapa kristal cair sangat sensitif terhadap suhu dan mengapa mereka digunakan untuk membuat termometer dan cincin mood. Ini juga menjelaskan mengapa sebuah layar komputer laptop dapat berubah secara tidak lazim dalam cuaca dingin atau selama hari yang panas di pantai.

Diterjemahkan dari http://electronics.howstuffworks.com/lcd.htm