Ada Fisika di Balik Pertunjukan Tong Setan

Pernahkah anda mengunjungi pasar malam yang ada di daerah Anda? Salah satu pertunjukan yang biasa ada di pasar malam adalah tong setan. Dalam pertunjukan tong setan, anda melihat pengendara motor melakukan berbagai atraksi yang berbahaya sambil berputar di lintasan melingkar dengan sudut kemiringan 90o atau tegak lurus.

Untuk bisa mengendarai motor berjalan di lintasan melingkar yang tegak lurus dengan stabil tanpa terjatuh saja sudah sangat sulit, apalagi ditambah dengan melakukan berbagai atraksi lain, seperti lepas tangan atau bergandengan tangan dengan pengendara lain, tentu membutuhkan keterampilan yang luar biasa.

3-small
sumber: kompalkampul.com

Kemampuan pengendara motor yang dapat mengendarai motor dalam posisi horizontal tanpa terjatuh sambil melakukan berbagai atraksi lain inilah yang menjadi daya tarik pertunjukan tong setan ini.

Bagaimana fisika dapat menjelaskan fenomena ini? Mari kita tinjau gaya-gaya yang bekerja pada motor yang bergerak melingkar melintasi lintasan di dalam tong setan seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

force-acting-on-a-bike-gif
Gambar 1

Gaya-gaya tersebut adalah gaya gravitasi (gaya berat) yang arahnya ke bawah, gaya gesek lintasan yang arahnya ke atas, dan gaya normal yang arahnya tegak lurus lintasan. Ada juga gaya sentripetal yang arahnya menuju ke pusat lintasan yang berbentuk lingkaran.

Untuk motor yang bergerak melingkar pada lintasan berupa dinding vertikal (tegak), gaya yang memungkinkan motor dapat bergerak pada lintasan melingkar tanpa jatuh adalah gaya normal (N). gaya gesek juga harus seimbang dengan gaya berat agar motor dapat tetap berada pada lintasannya tanpa slip dan jatuh.

Selain pengaruh keseimbangan gaya-gayanya, supaya tidak jatuh motor juga harus bergerak dengan kelajuan minimal tertentu. Kelajuan minimal ini diperlukan untuk membuat gaya gesek dapat mengimbangi gaya berat supaya motor tidak slip dan jatuh. Motor tidak dapat bergerak stabil tanpa terjatuh jika tidak mencapai kelajuan minimal ini.

Faktor titik berat juga perlu diperhitungkan di sini. Motor dan pengendara motor bukanlah sebuah titik massa. Gaya gesek bekerja pada roda motor sedangkan gaya berat bekerja pada titik berat motor dan pengendaranya di mana keduanya tidak terletak pada satu titik (Gambar 2). Hal ini akan menyebabkan efek rotasi yang dapat membuat motor jatuh jika tidak ada faktor penyeimbangnya.

force-acting-on-a-bike1-gif
Gambar 2
force-acting-on-a-bike2-gif
Gambar 3

Faktor penyeimbang itu diperoleh motor dengan membuat posisi agak miring terhadap lintasan/dinding. Perhatikan Gambar 3. Dengan posisi motor yang membentuk sudut tertentu terhadap lintasan, terdapat gaya normal yang akan membuat torsi yang dapat menyeimbangkan efek rotasi motor. Dengan agak memiringkan posisi motor ke atas, pengendara motor dapat bergerak melingkar pada dinding dengan stabil tanpa terjatuh.

Sumber: scienceabc.com

Peranan Fisika dalam Pengembangan Industri Game Komputer di UK

Industri game di Inggris Raya (UK = united kingdom) ternyata juga ditopang oleh bidang fisika. Tulisan ini diambil dari serial twit yang ditulis pada 2012 lalu, menggunakan data yang juga dari tahun 2012. semoga bermanfaat.

aplikasi-aplikasi yg terpisah yg meliputi banyak aspek dari sebuah game dapat dibuat sendiri2 dan digabung menjadi sebuah tampilan yg dinamis

Photo by James McInall for pexels

Sains, Teknologi, dan Entrepreneurship

Benarkah sains tidak ada sangkut pautnya dengan kewirausahaan (entrepreneurship)? Bagaimana produk hasil riset dan inovasi bisa menjadi produk yang diproduksi massal? Pertanyaan-pertanyaan inilah yang biasa mengemuka saat ada yang berusaha mengaitkan antara sains, teknologi, dan entrepreneurship.

Belum lama ini, penulis secara iseng mengapdet status di media sosial berbunyi “ternyata fisika dan entrepreneurship itu berkaitan erat lho. perkembangan teknologi tidak lepas dari dua faktor ini.” Seperti biasa status ini pun mendapat beberapa komentar. Komentar ini rata-rata mempertanyakan kaitan antara fisika atau secara umum sains murni (pure science) dengan entrepreneurship atau kewirausahaan.

Benarkah Sains Tidak Berkaitan dengan Entrepreneurship?

Tanpa entrepreneurship, TV hasil dari riset tentang atom dan elektron hanya akan melengkapi koleksi dari museum atau hanya berupa pajangan saja di rak laboratorium universitas tanpa pernah diproduksi secara massal.

Selama ini memang sudah berkembang anggapan bahwa sains tidak ada kaitannya dengan entrepreneurship. Sains hanya berkutat dengan teori alam dan eksperimen-eksperimen untuk membuktikan teori-teori tersebut. Aktivitas ini dianggap tidak berkaitan dengan entrepreneurship yang berhubungan dengan kegiatan bisnis dan ekonomi.

charts-cup-of-coffee-desk-1345089

Dalam buku-buku ajar sains dan teknologi juga tidak pernah menyinggung kaitan antara sains dan entrepreneurship. Materi entrepreneurship juga tidak diberikan atau bukan menjadi materi ajar bagi mahasiswa sains. Tapi sekali lagi, apakah keadaan ini membuktikan bahwa sains tidak ada kaitannya dengan entrepreneurship? Dan selanjutkah, apakah mahasiswa sains dan peneliti tidak perlu mempelajari materi tentang entrepreneurship?

Sebelumnya, mari kita menengok ke belakang untuk melihat bagaimana perkembangan sains dan teknologi. Tidak dapat dipungkiri bahwa teknologi yang kita nikmati saat ini merupakan dampak dan peran dari perkembangan sains. Kita ambil contoh teknologi televisi. Teknologi televisi tidak akan ada tanpa didahului oleh riset dan pengembangan sains yang melandasinya. Televisi mulanya dibuat dari tabung CRT (cathode ray tube). Tabung CRT dibuat berdasarkan perkembangan teori tentang atom dan elektron yang dicetuskan oleh beberapa fisikawan terkemuka seperti JJ Thompson, Rutherford, dan Milikan.

Dari teori tentang atom dan partikel subatomik ini selanjutnya menjadi dasar pengembangan teknologi yang diwujudkan dalam bentuk perangkat berupa televisi. Teknologi ini terus berkembang mengikuti pengembangan teori baru dalam sains. Perangkat televisi hanya akan menjadi sebuah model atau prototype jika tidak ada orang yang berusaha mengkomersilkannya dan memproduksinya secara masal. Dengan produksi masal, perangkat TV hasil pengembangan sains ini bisa dinikmati oleh banyak orang.

Apa yang berusaha disampaikan di atas adalah bagaimana sebuah teori sains yang diwujudkan dalam bentuk perangkat hanya bisa dinikmati manfaatnya setelah melalui produksi masal dan proses komersialisasi. Diperlukan pula orang-orang yang memiliki visi komersial yang mampu melihat peluang pasar bagi produk hasil riset dan teknologi. Di sinilah sisi entrepreneurship itu berperan.

Hanya dengan visi entrepreneurship pula, produk seperti televisi mencapai bentuknya menjadi televisi dalam bentuk yang kompak seperti yang kita lihat saat ini. TV juga mengalami beberapa pengembangan dan penambahan fungsi dari yang hanya bisa menangkap siaran melalui antena saja, hingga bisa terkoneksi dengan perangkat lain bahkan dengan internet. Hanya orang-orang yang memiliki jiwa entrepreneurship saja yang mampu melihat peluang pasar dan terpacu untuk selalu melakukan pengembangan produk menjadi lebih baik.

Tanpa visi entrepreneurship dan sense of business yang kuat, tidak ada hasil teknologi yang dapat mewarnai dan melengkapi kehidupan manusia saat ini. Kita lihat saja berbagai produk yang biasa kita gunakan sehari hari seperti komputer dan ponsel, semuanya merupakan hasil dari riset yang juga mampu memenuhi sisi komersial. Tidak heran produk-produk ini bisa menjadi bagian dari kehidupan manusia dan juga bagian dari bisnis yang menghasilkan banyak uang.

Jadi sepertinya sudah mulai jelas kaitan antara sains dan entrepreneurship, bukan? Tanpa entrepreneurship, TV hasil dari riset tentang atom dan elektron hanya akan melengkapi koleksi dari museum atau hanya berupa pajangan saja di rak laboratorium universitas tanpa pernah diproduksi secara massal.

Pentingnya Skill Entrepreneursip bagi Saintis dan Engineer

Pentingnya visi entrepreneurship dalam sains sangat disadari oleh komunitas saintis dan engineer. Karenanya sebuah asosiasi fisikawan internasional di bawah naungan Institute of Physics perlu membuat suatu wadah yang menjembatani sains dan entrepreneurship. Untuk tujuan ini, Institute of Physics yang bermarkas di London secara rutin mengadakan workshop entreprenial skill tiap tahunnya. Event ini diadakan bagi saintis dan engineer yang ingin membekali diri dengan skill kewirausahaan atau entrepreneurship. Event ini biasanya diadakan di sebuah fasilitas science di science park Trieste Italia. Di Eropa, fasilitas science dan technology memang sangat lengkap yang memungkinkan pengembangan sains dan teknologi yang cepat.

Produk yang dihasilkan dari pengembangan science dan teknologi bisa disebut sebagai science-based product atau produk berbasis sains. Orang yang mengembangkan bisnis dengan pola seperti ini bisa disebut sebagai teknopreneur atau sciencepreneur.

Lembaga atau asosiasi saintis seperti Institute of Physics ini memang berkepentingan dengan pengembangan sains dan juga sisi komersialnya melalui skill entrepreneurshipnya. Lembaga semacam ini bisa menjadi wadah bagi saintis yang juga ingin mengembangkan hasil risetnya menjadi produk yang memiliki sisi komersial. Tentu para peneliti ini tidak ingin membuat atau mengembangkan produk yang hanya menjadi pajangan di universitasnya tanpa bisa dimanfaatkan oleh masyarakat luas dan bahkan bisa menjadi produk komersial.

Produk hasil riset dan inovasi yang memiliki sisi komersial tentu bisa mendatangkan keuntungan finansial bagi pembuatnya. Peneliti tentu ingin mencapai tujuan ini, produknya bisa bermanfaat bagi banyak orang dan juga mendatangkan keuntungan finansial. Keuntungan finansial yang bisa diperoleh oleh saintis yang terlibat dalam pengembangan ilmunya dalam membuat produk bisa berupa royalti dari paten dan keuntungan penjualan produknya.

Peneliti yang berhasil membuat produk dapat beralih fungsi menjadi pemilik bisnis yang memproduksi massal produk yang dibuatnya. Produknya tidak hanya berupa barang tapi bisa juga berupa jasa. Perusahaan yang dibuat dari produk hasil riset di sebuah lembaga penelitian pemerintah atau di bawah naungan universitas dapat dilakukan dengan melakukan spin-off. Dari penelitian yang dibiayai pemerintah atau sponsor, peneliti beralih dengan membiayai sendiri proses produksi massal yang dilakukan perusahaannya melalui berbagai cara misalnya pinjam di bank atau kepemilikan saham. Produk yang dihasilkan dari proses semacam ini bisa disebut sebagai science-based product atau produk berbasis sains. Orang yang mengembangkan bisnis dengan pola seperti ini bisa disebut sebagai teknopreneur atau sciencepreneur.

Sains dan Entrepreneurship: Contoh Kasus

Quantum information processing and communication sendiri merupakan bidang riset yang bisa digolongkan dalam quantum computing, sebuah bidang yang mencoba mengembangkan metode komputasi berbasis kuantum yang tujuan akhirnya membuat komputer super cepat dengan berbasis kuantum.

Sekarang mari kita lihat beberapa contoh bisnis berbasis sains ini melalui spin-off dari lembaga penelitian atau universitas. Contoh ini diambil dari kasus yang ada di luar negeri. Untuk beberapa contoh yang ada di Indonesia kita bisa melihat kasus seperti mobil listrik yang coba dipopulerkan oleh menteri BUMN Dahlan Iskan dan mobil esemka yang dipopulerkan oleh Jokowi saat masih menjabat walikota Solo.

QZN Technology Ltd adalah sebuah perusahaan berbasis sains dan teknologi yang melakukan riset dalam bidang quantum information processing and communication. Quantum information processing and communication sendiri merupakan bidang riset yang bisa digolongkan dalam quantum computing, sebuah bidang yang mencoba mengembangkan metode komputasi berbasis kuantum yang tujuan akhirnya membuat komputer super cepat dengan berbasis kuantum.

QZN Technology Ltd ini berbasis di afrika selatan yang didirikan oleh orang-orang berlatar belakang pendidikan fisika, sebagian sudah lulus dan bergelar doktor dan sebagian sedang menyelesaikan program doktornya. QZN berdiri pada tahun 2010 sebagai spin-off dari riset di Centre for Quantum Technology, grup riset di School of Physics University of KwaZulu-Natal

Salah satu proyek prestisius dari QZN technology ini adalah mengamankan sistem komunikasi dalam piala dunia 2010 FIFA dengan membangun QuantumStadium. Salah satu layanan dari QZN Technology ini adalah quantum cryptography for network security, pengamanan jaringan komputer menggunakan metode kriptografi kuantum. Metode ini merupakan pengembangan terbaru dalam fisika kuantum untuk membangun jaringan komputer yang aman dan tidak mudah ditembus.

Dengan menggunakan layanan dari QZN Technology Ltd, jaringan komputer yang digunakan dalam piala dunia 2010 di Afrika Selatan terjaga keamanannya. Selain produk dalam bentuk QuantumStadium yang dipakai selama perhelatan piala dunia 2010, QZN Technology saat ini juga sedang mengembangkan QuantumCity Initiative yang berusaha membangun jaringan aman yg menghubungkan seluruh kota.

QuantumStadium merupakan salah satu sistem komunikasi yang menggunakan keamanan berbasis kriptografi kuantum yang dipakai selama perhelatan Piala Dunia Afrika Selatan 2010

Ini merupakan contoh nyata dan sekaligus juga mengukuhkan kemampuan produk dari hasil riset dalam bidang fisika kuantum. Perusahaan QZN Technology ini juga terus berkembang dengan mencoba membuat produk dan layanan berbasis quantum information processing and communication dalam bentuk hardware dan software. QZN Technology Ltd bisa jadi contoh model bisnis berbasis sains dengan riset sebagai pendorong pengembangan bisnisnya.

sumber:

http://ekonomi.kompasiana.com/wirausaha/2012/12/25/sains-teknologi-dan-entrepreneurship-519408.html

Mengubah Laser Inframerah Menjadi Sumber Radiasi Sinar X

Menjajaki struktur dalam atom, molekul, dan zat padat memerlukan peran sinar X. Energi dan panjang gelombang cahaya sinar X sangat sesuai untuk mengamati sifat spin elektronik, rincian kimia, dan interaksi, di mana tidak ada jenis cahaya lain dapat mencapainya. Untuk alasan ini, ada banyak kepentingan dalam mengembangkan laser sinar X (X-ray laser). Sementara kita telah berhasil mengubah beberapa akselerator partikel menjadi laser sinar X elektron bebas (free electron X-ray laser), perangkat laser sinar X portabel akan membuat pencitraan canggih jauh lebih mudah didekati.

Sinar laser memiliki karakteristik tertentu (sumber: altered-states.net)

Sekarang, para peneliti telah mengembangkan perangkat yang berawal dari laser inframerah dan mengubahnya menjadi sinar dengan intensitas foton lebih tinggi. Perangkat baru ini tidak sama dengan laser, dimana memancarkan seluruh spektrum yang luas dari panjang gelombang. Namun, cahaya yang dihasilkan adalah koheren, dan yang paling penting, ia meluas menjadi sinar X tanpa memerlukan akselerator partikel.

Hal ini sebagaimana dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan oleh majalah Science edisi Mei 2012 yang ditulis oleh Tenio Popmintchev dkk. Dalam makalah itu pulsa pendek dari laser inframerah diarahkan ke atom gas yang berada dalam tekanan tinggi. Interaksi yang kompleks antara foton inframerah dan elektron dalam atom-atom yang menghasilkan spektrum yang luas dari cahaya, mulai dari ultraviolet hingga sinar-X. Cahaya yang dipancarkan adalah koheren, yang berarti foton merambat bersama-sama secara berkorelasi, dalam bentuk pulsa sangat singkat dari cahaya dengan intensitas tinggi.

Para peneliti menggunakan teknik dikenal sebagai pembangkitan harmonik tingkat tinggi (High-Harmonic Generation/HHG). Kondisi ini serupa dengan cicitan nyaring dari dawai dalam sebuah alat musik yang terkadang menyertai nada yang lebih rendah. Perbedaannya adalah bahwa sementara alat musik dapat menghasilkan lusinan nada harmonik, HHG oleh tekanan gas dapat membuat ribuan harmonik, dan “nada” adalah frekuensi cahaya. Bahkan, frekuensi begitu banyak dibuat dalam percobaan ini bahwa mereka muncul menjadi kontinum bukan “nada” individual yang tajam. Dalam hal ini penulis menyebutnya sebagai sebuah supercontinuum.

HHG adalah reaksi umum dari atom saat terkena sinar laser ultracepat (ultrafast laser). Sementara cahaya inframerah tidak cukup energik untuk mengionisasi atom, medan listrik yang terkait dengan pulsa pendek cahaya memicu elektron bolak-balik. Saat elektron tenang, foton baru dipancarkan. Selain itu, elektron berinteraksi langsung dengan aspek gelombang dari cahaya, sesuatu yang dikenal sebagai gerak bergetar (quiver motion).

Untuk membuat sinar X cahaya dengan memanfaatkan HHG, para peneliti menggunakan pulsa dalam satuan femtosecond (10 pangkat minus 15 detik) dari laser inframerah, diarahkan ke sebuah wadah gas (helium, neon, argon, atau nitrogen). Wadah sendiri adalah Waveguide, ruang dengan bentuk, dimensi, dan sifat listrik yang membentuk perilaku dari gelombang cahaya. Geometri Waveguide dan tekanan tinggi dalam gas bersama-sama menimbulkan HHG itu. Dalam hal ini, para peneliti menemukan tekanan yang optimal helium sekitar 35 atm; di atas itu, interaksi atom-atom interaksi memutus koherensi dari cahaya sinar X yang dipancarkan.

Dalam makalah di majalah Science ini, para penulis menunjukkan bahwa cahaya sinar X yang dihasilkan ini sebenarnya koheren. Mereka juga sekaligus menyoroti bagaimana temuan fisika skala waktu pendek ini bisa diwujudkan dalam praktik. Mereka juga membahas kesulitan membandingkan hasil eksperimen mereka untuk beberapa aspek dari model teoritis untuk perilaku semacam ini. mereka juga berharap perangkat keras mereka bekerja akan meningkatkan model yang ada, karena ini adalah langkah kunci untuk membangun laser sinar X yang bahkan lebih energik.

sumber:  arstechnica.com

Menembus Batas-Batas Fisika Klasik

Alam ternyata tidaklah semudah dan sesederhana yang kita lihat! Demikianlah salah satu kesimpulan dari hasil penelitian terbaru tentang cahaya. Para peneliti dari Niels Bohr Institute telah membuat percobaan sederhana yang menunjukkan bahwa alam melanggar akal sehat (common sense) – hal yang berbeda dari kebanyakan orang percaya. Percobaan ini menggambarkan bahwa ternyata cahaya tidaklah berperilaku sesuai dengan prinsip-prinsip fisika klasik, tetapi cahaya memiliki sifat mekanika kuantum. Metode baru dapat digunakan untuk mempelajari apakah sistem lain juga berperilaku secara mekanika kuantum. Hasilnya telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Physical Review Letters.

Di laboratorium optika kuantum (quantum optical laboratory) di Niels Bohr Institute, para peneliti telah melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa sifat cahaya tidak mengikuti prinsip-prinsip fisika klasik. studi itu menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Artinya, cahaya memiliki sifat mekanika kuantum.

Ada dua kategori berbeda dalam fisika, yaitu fisika klasik dan fisika kuantum. Dalam fisika klasik, objek, misalnya mobil atau bola, memiliki posisi dan juga kecepatan yang terdefinisi dengan pasti. Ini adalah pandangan klasik terhadap dunia kita sehari-hari. Dalam dunia kuantum benda juga dapat memiliki posisi dan kecepatan, tapi tidak pada saat yang sama. Pada tingkat atom, mekanika kuantum mengatakan bahwa alam berperilaku cukup berbeda dari yang kita bayangkan. Ini bukan hanya bahwa kita tidak tahu posisi dan kecepatan, bukan, dua hal ini sama sekali tidak ada secara bersamaan. Tapi bagaimana kita tahu bahwa mereka tidak ada secara bersamaan? Dan di mana perbatasan dua dunia? Para peneliti telah menemukan cara baru untuk menjawab pertanyaan ini.

Cahaya dalam Pandangan Mekanika Kuantum

Eran Kot, mahasiswa Ph.D pada kelompok penelitian Optika kuantum di Niels Bohr Institute Universitas Kopenhagen, tentang penelitiannya ini, “Tujuan kami adalah untuk menggunakan mekanika kuantum dalam cara baru. Oleh karena itu penting bagi kita untuk mengetahui bahwa ‘sistem’ benar-benar berperilaku dengan cara yang tidak memiliki penjelasan klasik. Untuk tujuan ini, yang pertama kita uji adalah cahaya.”

Berdasarkan serangkaian percobaan di laboratorium optika kuantum, mereka mengamati keadaan cahaya. Dalam fisika klasik, cahaya memiliki kedua medan listrik dan medan magnet.

“Penelitian kami menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Dengan demikian, kami memberikan bukti sederhana bahwa percobaan ini melanggar prinsip-prinsip klasik. Artinya, kami menunjukkan bahwa cahaya memiliki sifat kuantum, dan kita dapat memperluas ini untuk sistem lain juga,” kata Eran Kot.

Mekanika Klasik dan Mekanika Non-klasik

Tujuan dari penelitian ini adalah selain secara mendasar memahami dunia, tetapi juga tantangan praktis untuk dapat memanfaatkan mekanika kuantum dalam konteks yang lebih besar. Untuk cahaya ini bukan kejutan besar bahwa cahaya berperilaku secara kuantum, tetapi metode yang telah dikembangkan juga dapat digunakan untuk mempelajari sistem lain.

“Kami berusaha untuk mengembangkan komputer kuantum masa depan dan karenanya kami perlu memahami batas kapan sesuatu berperilaku secara mekanika kuantum dan saat itu adalah mekanika klasik,” kata profesor fisika kuantum Anders S. Sørensen, menjelaskan bahwa komputasi kuantum tentu harus terdiri dari sistem dengan sifat-sifat non-klasik.

sumber: http://news.ku.dk

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