Neutrino dan Peluang Mesin Waktu – Laporan Iptek KOMPAS

Neutrino dan Peluang Mesin Waktu – Laporan Iptek KOMPAS

Agnes Aristiarini

(disadur dari KOMPAS edisi 2 November 2011)

Di dalam buku fiksi ilmiah Timeline (1999), Michael Crichton menulis tentang mesin waktu yang berbasis pada ilmu fisika modern: mekanika kuantum(1). Tubuh manusia yang dikirim ke masa lalu dipecah menjadi partikel-partikel dan kemudian disatukan kembali di tempat tujuan.

Di dalam kehidupan nyata, dunia ilmu pengetahuan baru saja dikejutkan oleh temuan partikel subatomik neutrino yang bergerak melampaui kecepatan cahaya. Temuan yang diumumkan sebulan lalu itu, pada akhir Oktober diuji coba lagi untuk membuktikan bahwa kesimpulan ini bukanlah sekadar spekulasi.

Seperti yang ditulis dalam jurnal ilmiah Nature, temuan luar biasa itu berasal dari percobaan OPERA, Oscilliation Procect with Emulsion-tRacking Apparatus. Percobaan berlangsung 1.400 meter di bawah tanah di Laboratorium Nasional Gran Sasso, Italia. Di sini, para ilmuwan menghitung berapa lama waktu tempuh neutrino yang dikirim dari CERN(2), suatu laboraturium fisika partikel di dekat Geneva, Swiss, dengan jarak 731 kilometer.

Perjalanan itu ternyata membutuhkan waktu 2,4 milidetik. Harian The Guardian menyebutkan, hasil tersebut diperoleh setelah melakukan ujicoba selama tiga tahun dan mengukur waktu kedatangan 15.000 neutrino. Dengan kecepatan cahaya 299.792.458 meter per detik, neutrino yang melesat pada kecepatan 299.798.454 meter per detik itu telah melampaui kecepatan cahaya.

Neutrino

Menurut Prof. Dr. Terry Mart, Ketua Peminatan (Konsentrasi) Fisika Nuklir dan Partikel Teori di Departemen (Jurusan) Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, neutrino adalah partikel yang sangat ringan, hampir tidak bermassa.

Kehadiran neutrino diprediksi oleh Wolfgang Pauli (terkenal dengan asasnya, asas larangan Pauli) pada 1931 untuk menjelaskan peluruhan beta, suatu transformasi neutron menjadi proton plus elektron. “Tanpa neutrino, momentum anguler(3) reaksi menjadi tidak sama sebelum dan sesudah reaksi sehingga tidak sesuai dengan hukum kekekalan energi(4).” kata Terry.

Neutrino yang tidak bermuatan berinteraksi dengan materi lain hanya melalui gaya lemah sehingga mampu menembus Bumi, bahkan unsur terpadat, seperti timbal, sekalipun.

Tahun 1934, Enrico Fermi mengembangkan teori yang lebih komprehensif tentang peluruhan radioaktif ini dengan melibatkan partikel hipotetik(5) dari Pauli. Partikel ini disebut Fermi sebagai neutrino, dalam bahasa Italia berarti “si kecil yang netral”. Dengan neutrino, teori Fermi secara akurat telah menjelaskan berbagai hasil eksperimen.

Namun, baru tahun 1959 Clyde Cowan dan Fred Reines membuktikan kehardiran partikel yang karakteristiknya mirip dengan neutrino. Reines kemudian menerima Nobel Fisika tahun 1995 atas kontribusinya dalam penemuan itu.

Ditanggapi skeptis

Kembali pada temuan neutrino yang bergerak melebihi kecepatan, temuan spektakuler ini ditanggapi skeptis oleh para peneliti lainnya. Mereka berbasis pada pendapat James Clerk Maxwell bahwa kecepatan cahaya adalah kecepatan tertinggi di semesta.

Teori Maxwel kemudian disempurnakan Albert Einstein dengan teori relativitas khusus(6). Banyak perkembangan ilmu fisika modern yang berlandaskan teori ini. Dengan demikian, apabila sampai ada materi yang bergerak melebihi kecepatan cahaya, waktu akan menjadi kacau.

Tidaklah mengherankan apabila sejak September ada lebih dari 80 karya ilmiah membahas temuan ini di arXiv Preprint Server, suatu situs yang memuat banyak karya ilmiah – terutama Fisika – dan dikelola oleh Perpustakaan Universitas Cornell, Amerika Serikat.

Keskeptisan itu pula yang memicu uji coba ulang temuan tersebut. Menurut Direktur Riset CERN Dr Sergio Bertolucci, seperti dikutip BBC News, “Dalam beberapa hari ini, kami akan mengirim kembali sinar dalam berbagai struktur waktu yang berbeda ke Gran Sasso”.

Neutrino yang muncul di Gran Sasso berawal dari sinar partikel proton di CERN. Melalui seri interaksi yang kompleks, partikel neutrino kemudian dibangkitkan dari sinar itu dan meluncur melalui kerak Bumi menuju Italia. “Cara ini memungkinkan OPERA untuk mengulang pengukuran dan menyingkirkan beberapa kesalahan sistematis”, kata Bertolucci menjelaskan.

Mesin waktu

Spekulasi terbesar dari temuan ini tentu saja adalah kemungkinan diwujudkannya mimpi para ilmuwan: mesin waktu. Bahkan, Bertolucci pun tergoda ntuk berkomentar. “Kita semua suka dengan ide mesin waktu, tetapi itu tampaknya masih sangat sulit.”

Orang membayangkan, dengan mengunakan neutrino, perjalanan ke masa lalu dan masa depan bisa dilakukan. Memang dari teori relativitas khusus yang diajarkan di SMA, waktu ataupun massa partikel menjadi imajiner jika kecepatan partikel melebihi kecepatan cahaya.

Menurut Terry Mart, interpretasi sebenarnya bisa bermacam-macam. “Mungkin saja partikel tersebut menghilang pindah ke masa depan. Hanya saja, kalau ke masa lalu, tidak mungkin karena melanggar hukum termodinamika(7),” ujarnya.

Namun, apabila eksperimen kolaborasi OPERA ini benar dan bisa dibuktikan dengan eksperimen-eksperimen lain, sebenarnya teori Einstein tidak perlu runtuh. “Ada kemungkinan neutrino itu masuk dimensi ruang keempat(8) sehingga kita bisa menempuh jarahdengan lebih singkat”, tutur Terry.

Meski demikian, memang tidak tertutup kemungkinan bahwa teori Einstein sekali waktu perlu dimodifikasi. Yang jelas, ilmu fisika kembali unjuk gigi.

Selama ini, hampir semua teknologi modern berbasis teori fisika, dari teori mekanika newton untuk gerak benda-benda makro hngga teori partikel yang mendeskripsikan dinamika materi elementer . sayang sekali kalau ilmu ini masih kurang dihargai di Indonesia.

Keterangan (dari penyadur)

(1) Fisika modern akan dipelajari di kelas XII semester genap. Fisika modern tidak akan ajarkan secara menyeluruh dan lengkap, guru hanya mengajarkan soal-soal yang memang benar2 ada di soal UAN.

(2) CERN atau dalam bahasa Indonesia: Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir (singkatan dari bahasa Perancis: Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, bahasa Inggris: European Organization for Nuclear Research) adalah sebuah kompleks laboratorium percepatan partikel terbesar di dunia yang terletak di perbatasan antara Perancis dan Swiss, persis di sebelah barat Jenewa.

(3) Momentum anguler (atau juga disebut momentum sudut) adalah hasil kali (cross product) momen inersia I dengan kecepatan anguler (kecepatan sudut) ω. Jadi setiap benda yang bergerak melingkar pasti memiliki momentum anguler.

L = I ω dengan p = m v (p adalah momentum linier) 

Momentum anguler merupakan besaran vektor.

(4) Hukum Kekekalan Energi menjelaskan bahwa energi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan dan hanya bisa diubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

(5) Partikel hipotetik : partikel tertentu yang masih disebutkan dalam tahapan hipotesis (belum terbukti kebenarannya secara empiris, tetapi secara teoretis dibenarkan)

(6) Teori atau postulat relativitas khusus ditemukan pada tulisan Einstein tahun 1905, "Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak". Relativitas khusus menunjukkan bahwa jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam (atau juga disebut kerangka acuan inersia) dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat Anda berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Anda tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam. Teori relativitas khusus disandarkan pada postulat bahwa kecepatan cahaya akan sama terhadap semua pengamat yang berada dalam kerangka acuan lembam.

Postulat lain yang mendasari teori relativitas khusus adalah bahwa hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama dalam kerangka acuan lembam manapun. Dalam teori relativitas umum, postulat ini diperluas untuk mencakup tidak hanya kerangka acuan lembam, namun menjadi semua kerangka acuan.

(7) Hukum termodinamika yang terkait pada persoalan tersebut adalah hukum termodinamika pertama. Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

(8) Dimensi ruang keempat: dimensi ruang yang belum diketahui. Mengapa belum diketahui? Karena selama ini kita hanya mengenal dimensi pertama, kedua, dan ketiga (biasa disebut sumbu x, y, dan z)

“Menteknologikan Manusia” sebagai antitesis “Memanusiakan Teknologi”

“Menteknologikan Manusia” sebagai antitesis “Memanusiakan Teknologi”

Hasil perenungan jiwa yang mendalam (bukan hasil galau belaka!) karya Valentino Gratia

Dunia hari-hari ini benar-benar individualis. Kita benar-benar disibukkan dan seolah-olah terjepit dan terdesak oleh suatu “sistem” yang membuat kita terdorong untuk hanya mempedulikan diri sendiri. Kemudian karena dorongan dan desakan tersebut, kita jadi tidak ada waktu lagi untuk merenungkan seperti apa peradaban manusia (dan teknologi adalah salah satu peradaban manusia) di masa depan nanti.

Pernahkan anda merenung sejenak dari kesibukan dan kejenuhan anda sehari-hari dan kemudian pikiran anda terajak untuk menemukan pertanyaan-pertanyaan ini:
Kenapa manusia harus mengalami kelelahan saat harus membawa beban berat atau di medan tanjakan?Bisakah proses “belajar” digantikan dengan suatu proses lain yang lebih cepat, lebih simpel, dan tetap menghormati hak privasi orang lain?Mengapa suasana hati atau perasaan emosional manusia harus ditentukan oleh serangkaian reaksi kimiawi yang saling berkaitan dan kompleks? Bisakah reaksi tersebut dikendalikan dengan suatu “sistem” tertentu agar tidak ada lagi yang namanya rasa kecewa, rasa dendam, rasa benci, amarah berlebihan dan yang lainnya?

Pertanyaan-pertanyaan tersebut mungkin tidak pernah muncul di pikiran anda. Tetapi jujur, pertanyaan seperti itu rasanya menumpuk di kepala saya karena belum saya kemukakan sama sekali ke orang lain (selain orang tua saya).

Saya kemudian merenung dan menyadari bahwa dalam perjalanan sejarah peradaban manusia, kita hanya menggunakan dan memanfaatkan teknologi tetapi teknologi itu sendiri tidak benar-benar menyatu dengan diri kita.
Dengan kata lain manusia dengan teknologi terpisah satu dan yang lainnya.

Pertanyaan pertama membawa saya pada suatu konsep mengenai manusia – mesin di masa depan. Mobil dengan sistem transmisinya dengan gearbox dan gir (roda gigi) yang melengkapinya berfungsi untuk menyesuaikan momen gaya mesin disesuaikan dengan beban dan kecepatan roda. Apa yang saya ketahui tersebut membawa saya pada mimpi suatu saat nanti manusia bisa bergerak dengan berbagai macam tingkat kecepatan (dilengkapi sistem transmisi) tetapi dengan modifikasi tertentu agar bisa disesuaikan dengan otot-otot (komponen biologis) yang ada pada kaki manusia.
Kemudian, saya teringat lagi bahwa mobil (atau kendaraan pada umumnya) punya tingkat percepatan karena gerak poros pada mesinnya adalah gerak rotasi, bukan gerak translasi. Sedangkan berbagai macam gerak yang bisa dilakukan manusia adalah gerak translasi. Karena ketidakmampuan manusia menghasilkan gerak rotasi, saya tambahkan satu konsep lagi bahwa di masa depan nanti ada suatu “konverter” yang bisa mengubah gerak translasi pada manusia bisa diubah menjadi gerak rotasi.

 Pertanyaan kedua dan ketiga membawa saya pada suatu konsep bahwa komponen biologis pada otak manusia akan dimodifikasi / ditambahkan suatu rangkaian elektronika dengan modifikasi tertentu. Rangkaian elektronika tsb ada port-nya (misalnya USB pada saat ini) dan bisa dihubungkan dengan suatu storage device semacam harddisk atau removable device seperti misalnya flash memory untuk penyimpanan sementara. Rangkaian elektronika tersebut punya suatu chip sentral yang berfungsi untuk mengendalikan mengkonversikan sinyal-sinyal listrik pada rangkaian elektronika menjadi sinyal-sinyal (impuls) yang bisa diterima oleh sistem syaraf manusia.
Kita misalkan kemampuan, bakat, talenta yang dimiliki manusia adalah analog dengan software atau perangkat lunak pada komputer. Misalkan saya bisa berhitung, saya bisa memasak, atau bisa apalah yang lainnya. Kemudian ada orang lain yang ingin belajar pada saya. Nah, di masa depan kita tidak perlu belajar repot-repot lagi. Kita bisa saling bertukar pikiran, bertukar bakat, bertukar talenta antara satu dan yang lainnya dengan saling menghubungkan port pada manusia satu dengan port pada manusia yang lainnya.
Kemampuan manusia yang analog dengan software tsb ditentukan dalam suatu sistem perlindungan hak cipta. Semakin tinggi tingkat kemampuan software-nya semakin mahal harganya dan setiap orang yang memiliki kemampuan berhak untuk menentukan sendiri harga kemampuan (atau software) yang dimilikinya jika orang lain ingin “belajar” atau “mengunduh” kemampuannya.
Chip central tersebut juga berfungsi sebagai konverter terhadap komponen biologis manusia yang kerjanya mengendalikan reaksi kimia yang mengendalikan emosi pada manusia. Harddisk atau storage device masa depan yang terhubung dengan rangkaian elektronika tadi menyimpan serangkaian perintah (atau setting-an tertentu) yang mengatur regulasi / pengeluaran zat-zat kimiawi yang mengatur emosi manusia. Tujuannya agar reaksi kimia beserta pengeluaran zat kimiawi yang mengendalikan emosi kita tersebut bisa kita atur agar tidak berlebihan. Dengan demikian, kita bisa mengatur dan menunda perasaan emosi kita yang seringkali tidak ada gunanya.

Semua mimpi tersebut, membawa saya pada suatu kesimpulan bahwa di masa depan nanti, entah itu 1 abad atau 2 abad kemudian, manusia dengan teknologi bukan 2 komponen yang terpisahkan lagi seperti pada saat ini. Kata “memanusiakan teknologi” yang menjadi filsafat pada perkembangan teknologi dan kemajuan manusia yang pada dasarnya merekayasa dan menyesuaikan semua alat agar “manusiawi” berubah menjadi suatu filsafat bahwa di masa depan nanti, kata ini menjadi “menteknologikan manusia”. Bukan teknologi lagi yang dipaksa agar bisa “manusiawi”, agar menyesuaikan diri dengan kita. Kita juga di”teknologi”kan dengan modifikasi-modifikasi tertentu.
Meskipun konsep dan implementasi dari modifikasi-modifikasi yang saya sebutkan tadi belum dikonkretkan (bisa dinyatakan dan benar-benar dijabarkan), atau dalam kata lain hanya mimpi.


Keyakinan saya tersebut didasari dari logika atau akal (sistem otak kiri) saya. Otak kanan (perasaan) mengingatkan saya, bahwa Tuhan yang menentukan semuanya ini bisa terjadi. Akhirnya saya bertanya dan membawakannya pada doa, “Tuhan, saya bukannya ingin mendahului Engkau. Aku tahu aku harus mensyukuri apa yang aku punya. Tapi apa daya kodratku ini memaksa aku untuk bermimpi melebihi batas-batas yang Engkau tentukan. Apakah engkau mengizinkan mimpiku ini terjadi, Tuhan? Apakah aku berdosa dengan mimpi-mimpi ku ini yang terdengar gila?”

Saya sadari, mimpi-mimpi saya tadi memang terdengar gila, diluar kebiasaan, di luar batas, di luar kelaziman, bahkan mungkin diluar norma-norma yang ada. Adalah tujuan etis bagi saya, untuk membagikan dan men-sharing-kan mimpi saya melalui tulisan ini. Saya harap anda bisa mengkomentari pendapat saya.