TEKNOLOGI FISIKA

Teknologi dan Perkembangan Fisika

Ilmuwan Selidiki Perilaku Aneh Inti Bumi

Besi adalah salah satu unsur paling penting bagi inti Bumi. Namun, yang masih menjadi misteri adalah bagaimana keadaan besi tersebut ketika menghadapi tekanan dan suhu ekstrim di bagian terdalam Bumi.Para ilmuwan fisika mineral mengembangkan beberapa rangkaian eksperimen terhadap tekanan tinggi pada level ekstrim. Eksperimen ini membuat mereka dapat melakukan investigasi terhadap perilaku besi dalam kondisi yang sama dengan di inti Bumi.Diwartakan Softpedia, Kamis (22/12/2011), mereka melakukan penelitian itu menggunakan beberapa sampel kecil besi, dan mengompresnya dalam diamond anvil cell (DAC), yaitu sebuah alat yang terdiri dari dua buah berlian yang memiliki permukaan datar di bagian bawahnya dan sisinya satu sama lain diletakkan berlawanan. DAC tersebut digunakan untuk meniru tekanan besar yang terjadi di dalam inti Bumi. Alat tersebut mampu bekerja dalam tekanan 1,7 juta kali lebih besar dari tekanan yang ada di permukaan planet ini.Karakter getaran yang dapat kami ukur pada tekanan luar biasa tinggi ini belum pernah terjadi sebelumnya. Tekanan-tekanan ini ada dalam inti terluar bumi, dan sangat sulit untuk diproduksi ulang lewat sebuah eksperimen, " kata Jennifer Jackson, profesor fisika mineral dari Caltech sekaligus co-author penelitian tersebut, yang dilaksanakan di Argonne National Laboratory Advance Photon Source.Salah satu alasan mengapa memahami inti Bumi merupakan hal penting adalah karena hal tersebut mungkin saja bisa memberi kita petunjuk, tentang sesuatu yang terjadi dahulu ketika Bumi pertama kali terbentuk.

Fisikawan Temukan Alat "Selubung Waktu"

 PARIS - Para fisikawan yang didukung oleh Departemen Pertahanan AS, hari Rabu (4/1/2012), menyatakan berhasil menemukan sebuah alat yang mampu membuat satu kejadian tak terdeteksi. Alat yang disebut "selubung waktu" (time cloak) itu memiliki prospek penggunaan untuk meningkatkan keamanan komunikasi melalui serat optik.Perangkat, yang masih berada dalam skala laboratorium tersebut, memanipulasi aliran cahaya sehingga dalam waktu sepersekian detik, satu kejadian bisa tak terdeteksi. Hasil penelitian itu diterbitkan dalam jurnal ilmiah *Nature*."Penemuan ini mewakili satu langkah penting ke depan dalam membuat satu perangkat selubung ruang-waktu," ungkap studi yang dipimpin oleh Moti Fridman, fisikawan dari Cornell University, New York. Prinsip dasar alat ini adalah fakta bahwa cahaya bergerak dengan kecepatan yang sedikit berbeda-beda untuk frekuensi (warna) cahaya yang berbeda. Kecepatan cahaya warna biru, misalnya, berbeda dengan kecepatan cahaya warna merah.Proses selubung temporal ini dimulai dengan memancarkan sinar cahaya hijau melalui kabel serat optik. Sinar tersebut kemudian dilewatkan lensa dua arah yang memecah cahaya hijau ini menjadi dua cahaya dengan frekuensi berbeda, yakni cahaya kebiruan yang bergerak lebih cepat, dan cahaya kemerahan yang bergerak lebih pelan. Perbedaan kecepatan yang sangat kecil ini diperkuat dengan meletakkan rintangan transparan di lintasan dua berkas cahaya tersebut, sehingga tercipta jeda waktu yang cukup besar antara dua berkas cahaya. Saat ini, jeda waktu yang berhasil diperoleh masih sangat kecil, yakni sebesar 50 picodetik (seperlimapuluh juta juta detik).Namun, jeda waktu tersebut sudah cukup besar untuk menembakkan satu pulsa sinar laser dengan frekuensi berbeda di antara dua berkas sinar yang lewat tersebut.Setelah itu, kedua sinar biru dan merah di lewatkan rintangan transparan yang kini akan memperlambat sinar biru dan mempercepat sinar merah, sehingga dua berkas sinar akan kembali berjalan dengan kecepatan sama. Sebelum akhirnya dua berkas sinar itu disatukan kembali dengan sebuah lensa menjadi sinar hijau lagi seperti semula. Dengan demikian, pengamat di ujung serat optik tersebut tak akan bisa mendeteksi pulsa sinar laser yang ditembakkan tadi.Menurut pakar optika Robert Boyd dan Zhimin Shi dari University of Rochester, proses tersebut bisa dianalogikan dengan arus lalu lintas yang terputus saat ada kereta api lewat di perlintasan sebidang. Saat ada kereta lewat, pintu perlintasan tertutup, sehingga arus lalu lintas terputus. Mobil-mobil yang sempat melewati pintu perlintasan sebelum tertutup akan terus melaju, meninggalkan mobil-mobil yang harus berhenti setelah pintu tertutup, sehingga menciptakan ruang kosong di antara dua kelompok mobil tersebut.Namun, setelah kereta lewat dan pintu terbuka lagi, mobil-mobil di belakang akan menambah kecepatan untuk menyusul mobil-mobil di depan, sehingga arus lalu lintas akan kembali tersambung. Pengamat di depan tak bisa mendeteksi bahwa arus tersebut sempat terputus dan ada rangkaian kereta api lewat di antara dua kelompok mobil. Saat ini, para ilmuwan tersebut berusaha membuat jeda waktu antara dua berkas cahaya itu makin lebar, mungkin hingga ke hitungan mikrodetik (seperjuta detik) atau milidetik (seperseribu detik).Teknik ini akan meningkatkan keamanan komunikasi melalui serat optik, karena data bisa dikirim dengan cara dipecah menjadi berkas cahaya berbagai frekuensi yang bergerak sendiri-sendiri dengan kecepatan berbeda, sehingga akan mempersulit penyadapan di tengah.

Kaca Helm Lindungi Tentara dari Ledakan

Penelitian baru yang memodelkan bagaimana gelombang kejut (shock wave) melewati kepala menemukan bahwa penambahan pelindung wajah bisa membelokkan porsi substansial ledakan yang jika tanpa pelindung tersebut akan dengan mulus menjangkau otak.Studi ini merupakan bagian dari sejumlah besar penelitian baru untuk menghentikan cedera otak traumatis. Diperkirakan 1,5 juta orang Amerika menderita cedera otak traumatis ringan setiap tahun, dan hampir 200.000 anggota tentara terdiagnosa menderita cedera tersebut sejak tahun 2000, menurut Armed Forces Health Surveillance Center di Silver Spring, Maryland. Walaupun tubrukan langsung seperti membenturkan kepala jelas-jelas dapat mencederai otak, daya yang berlangsung ketika bahan peledak mengirimkan gelombang kejut melalui kepala lebih sulit untuk dikarakterisasikan.Dalam studi tersebut, para peneliti yang dipimpin oleh Raúl Radovitzky dari MIT’s Institute for Soldier Nanotechnologies menciptakan model komputer terperinci kepala manusia termasuk lapisan lemak dan kulit, tengkorak, serta berbagai jenis jaringan otak. Tim tersebut memodelkan gelombang kejut dari sebuah ledakan yang diledakkan tepat di depan wajah dalam tiga kondisi: dengan kepala telanjang, dilindungi oleh helm yang sekarang digunakan dalam pertempuran, dan dilindungi oleh helm tersebut dengan tambahan pelindung wajah polikarbonat.Hasilnya menunjukkan bahwa helm yang digunakan saat ini oleh pihak militer tidak memperburuk kerusakan seperti yang ditunjukkan oleh beberapa penelitian sebelumnya. Akan tetapi setidaknya dalam hal perlindungan dari ledakan, helm tersebut juga tidak banyak membantu. Penambahan pelindung wajah akan memperbaiki beberapa masalah, menurut laporan tim tersebut."Pelindung wajah banyak perperan dalam membelokkan daya dari gelombang ledakan dan tidak membiarkannya secara langsung menyentuh jaringan lunak," kata Radovitzky. "Kami tidak mengatakan bahwa ini merupakan desain terbaik bagi pelindung wajah, tapi kami mengatakan kita perlu melindungi wajah."Untuk memvalidasi model tersebut, para peneliti di MIT dan di mana pun juga harus melakukan eksperimen di dunia nyata. Akan tetapi karya tersebut menunjukkan kelemahan utama pada helm yang digunakan saat ini."Helm ini tidak didesain untuk menghentikan tekanan gelombang dan tidak didesain untuk menghentikan peluru," tutur Albert King yang merupakan direktur Bioengineering Center diWayne State University Detroit. "Seperti halnya helm American football tidak didesain untuk menghentikan geger otak tapi untuk menghentikan fraktur atau keretakan tengkorak."Mendesain helm yang tahan ledakan membutuhkan pengetahuan lebih baik tentang apa yang terjadi dalam otak ketika disapu oleh ledakan. Para tentara yang mengalami ledakan acapkali menggambarkan angin atau gelombang yang membuat mereka melihat bintang-bintang. "Saya pusing," merupakan laporan yang biasa didengar.Cedera otak traumatis "ringan" yang diakibatkan, tidak menyebabkan kehilangan kesadaran jangka panjang, dan pemindaian otak memperlihatkan hasil normal. Akan tetapi melabelkan cedera ini sebagai cedera ringan merupakan istilah yang tidak cocok, kata Douglas Smith yang merupakan direktur Center for Brain Injury and Repair di Universitas Pennsylvania di Philadelphia."Bukan ringan; terminologi itu membuat orang tersesat," tutur Smith. "Hal tersebut merupakan sesuatu yang serius yang bisa menyebabkan disfungsi berat."Smith beserta para koleganya mengerjakan sensor yang bisa ditempatkan dalam helm atau kendaraan dan seperti alat pendeteksi radiasi yang dipakai oleh para pekerja di pabrik nuklir akan mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan yang dapat menyebabkan cedera otak. Sensor tersebut digambarkan dalam sebuah makalah yang akan diterbitkan di NeuroImage.Walaupun sebuah sensor mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan, masih belum jelas bagaimana tepatnya daya tersebut menyebabkan trauma otak. Dalam kondisi sehari-hari, otak secara gampang dapat menahan sedikit tubrukan. "Jatuhkan diri anda ke kursi maka otak anda akan bergoyang seperti gel agar-agar," ujar Smith. Namun dalam kecepatan yang sangat tinggi, sel-sel otak bukannya melonggar tapi bisa retak dan pecah seperti kaca.Efek jangka panjang dari sel-sel otak yang rusak ini sebagian besar tidak diketahui. Di samping sakit kepala kronis, pusing dan kesulitan mengingat kata-kata, penelitian menunjukkan bahwa ketika otak lumpuh walau hanya beberapa menit, cenderung menimbulkan depresi.Scott Matthews yang merupakan seorang psikiater di Universitas California, San Diego, yang mempelajari cedera otak traumatis ringan pada para veteran, memperhatikan bahwa kausalitas tidak dapat dipastikan. Akan tetapi pada para tentara yang pernah terlibat dalam pertempuran, dia melihat depresi dua kali sesering pada orang-orang dengan cedera otak traumatis."Ada bukti yang kian banyak bahwa kehilangan kesadaran bisa mengubah otak," kata Matthews.Membongkar penyebab serta efek dan mendesain eksperimen untuk menjelaskan cedera otak traumatis serta akibat buruknya tetap sangat menantang. Lagi pula menerjemahkan temuan-temuan signifikan tersebut ke dalam kebijakan yang berarti bisa sama sulitnya. Bahkan mengimplementasikan sesuatu yang sesederhana helm dengan pelindung wajah memiliki permasalahan, kata Smith."Bagaimana anda menyebarkan sesuatu yang seperti itu?" katanya. "Ada hal-hal praktis seperti masalah temperatur dan kemudian ada keinginan para tentara bisa bertemu dan bersalam-salaman di pedesaan tanpa terlihat seperti orang luar angkasa

Fisikawan: Titanic Tenggelam Karena Bulan

 SAN ANTONIO - Satu abad setelah petaka Titanic, para ilmuwan menemukan penyebab tak terduga atas tenggelamnya kapal tersebut: bulan.Orang yang tahu sejarah atau sudah menyaksikan film "Titanic" mengetahui bahwa 100 tahun lalu kapal itu tenggelam karena menabrak gunung es.Namun sejak Titanic tenggelam dan menewaskan 1.517 orang pada 15 April 1912, para peneliti bingung mengapa Kapten Edward Smith mengabaikan peringatan tentang adanya gunung es di area pelayaran.     Padahal Smith adalah kapten paling berpengalaman di "White Star Line" dan beberapa kali telah melayari jalur laut Atlantik Utara.Dia ditugasi melakukan pelayaran perdana Titanic karena dia pelaut yang berpengetahuan luas dan penuh kehati-hatian. Donald Olson, fisikawan dari Texas State University yang menjadi bagian tim astronomi forensik yang meneliti peran bulan, punya penjelasan baru tentang keberadaan gunung es di jalur pelayaran Titanic."Koneksi lunar ternyata bisa menjelaskan bagaimana gunung es yang luar biasa banyak ada di jalur yang dilalui Titanic," kata Olson kepada Jym Forsyth dari Kantor Berita Reuters.Menurut dia, tipe gunung es Greenland yang ditabrak Titanic umumnya terjebak di perairan dangkal Labrador dan Newfoundland, dan tidak bisa melanjutkan bergerak ke selatan sampai mereka cukup meleleh untuk mengapung kembali atau air pasang membebaskan mereka.Jadi bagaimana sebegitu banyak gunung es bisa mengapung sangat jauh sampai ke selatan di jalur pelayaran di selatan Foundland malam itu?Tim Olson menyelidiki spekulasi ahli kelautan mendiang Fergus Wood bahwa pergerakan bulan mendekati bumi yang tidak biasa pada Januari 1912 mungkin menghasilkan air pasang tinggi sehingga gunung-gunung es bergerak lebih jauh dari biasanya sampai terpisah dari Greenland dan mengapung sampai ke jalur pelayaran. Olson mengatakan sebuah peristiwa "sekali seumur hidup" terjadi pada 4 Januari 1912, ketika bulan dan matahari berbaris sedemikian rupa sehingga gravitasi mereka saling menarik.Pada saat yang sama, pergerakan bulan mendekati bumi pada saat itu mencapai posisi terdekat  selama 1.400 tahun dan berada di posisi itu dalam enam menit bulan purnama.  Di atas semua itu, gerakan bumi mencapai titik terdekat dengan matahari dalam satu tahun hanya terjadi hari sebelumnya."Konfigurasi ini memaksimalkan tenaga pasang bulan di samudera bumi. Itu luar biasa," kata Olson.Penelitian Olson menunjukkan bahwa untuk mencapai jalur pelayaran pada pertengahan April, gunung-gunung es yang tertabrak Titanic pasti merupakan patahan dari Greenland pada Januari 1912. Air pasang tinggi akibat kombinasi aneh kejadian astronomi, kata dia, sudah cukup bisa menghalau gunung-gunung es dan memberi mereka cukup kemampuan untuk mengapung sampai ke jalur pelayaran pada April.Sebelumnya tim Olson sudah mencoba menggunakan pola air pasang untuk menentukan kapan tepatnya Julius Caesar menduduki Inggris dan membuktikan legenda bahwa Mary Shelley terinspirasi sinar terang bulan purnama melalui jendelanya saat menulis cerita gotik klasik "Frankenstein."Tim peneliti Titanic mungkin bisa membenarkan Kapten Smith -walaupun sudah dua abad terlambat- dengan menunjukkan bahwa dia punya alasan untuk bereaksi sambil lalu pada laporan keberadaan es di jalur pelayaran kapal.Pada saat itu dia tidak punya alasan untuk percaya bahwa gunung es di depannya sebanyak dan sebesar itu, kata Olson

Fisika Batik, Upaya Memopulerkan Motif Batik

SETELAH sofware batik, kini giliran Anda menikmati para ilmuwan menuangkan ide kreatifnya dengan fisika batik. Seperti apa?Keindahan motif batik yang terdapat di Indonesia merupakan salah satu wujud karakter bangsa yang harus dipertahankan. Menyelami ribuan motif batik yang berada di pelosok Nusantara, menggugah pemikiran para fisikawan menelusuri beragam keindahan dari berbagai motifnya.Batik merupakan lukisan tentang alam dan dinamikanya. Berbeda dengan para pelukis naturalis yang melukis alam persis seperti apa yang dilihatnya, namun para pecinta batik melukis alam dari sisi yang lebih dalam. Pencipta batik mencari pola dasar dari suatu fenomena yang dilihatnya. Kemudian dari pola dasar ini ditambah dengan beberapa aturan sederhana untuk menjadikannya sebuah lukisan batik yang sempurna. Dalam hal ini tentunya dibutuhkan sebuah kejeniusan melihat pola dasar dan mencari aturan, persis layaknya pekerjaan seorang fisikawan.�� Mengupas tuntas mengenai fenomena ini, kehadiran buku "Fisika Batik" hadir memberikan angin segar bagi perkembangan motif batik. "Ini adalah sebuah kemampuan luar biasa dari para leluhur kita. Batik yang diciptakan dengan peralatan sederhana itu mampu menerjemahkan keindahan alam dalam logika-logika fisika. Dengan banyaknya motif batik yang dimiliki Indonesia, dapat mengubah aturan dasar batik, maka akan tercipta ribuan atau bahkan miliaran motif batik yang baru," kata fisikawan Prof Yohanes Surya saat ditemui di FAB Cafe, Toko Buku Gramedia di Grand Indonesia, Jakarta Pusat, Rabu (1/6/2009). Tim peneliti dari Bandung Fe Institute, Hokky Situngkir yang telah merampungkan buku "Fisika Batik" ini juga turut menjelaskan, cara membaca pikiran para pembatik dilihat dari sudut pandang fisika."Teori fisika fraktal, mekanika statistik ketika dipakai untuk melihat batik keluarlah pola-pola yang unik dari batik, ada keteraturan-keteraturan yang diikuti oleh batik. Artinya, di samping berbagai filosofis ternyata ada aturan yang diikuti oleh pola-pola batik. Alasan inilah yang bisa menjelaskan kenapa batik itu punya pakem, corak, warna, dan didapat hanya melalui model-model fisika yang terbaru," paparnya.Lebih lanjut Hokky memaparkan, para pembatik dapat semakin mengembangkan pola-pola dasar batik agar lebih hebat."Kalau selama kita menggunakan model-model yang klasik, geometri atau matematika klasik, maka kita hanya akan melihat batik sebagai suatu ornamen saja. Tapi dengan adanya model fisika terbaru, kita bisa lihat ada sesuatu di balik terjadinya motif parang, mega mendung, dan lainnya,"� tambahnya.Masih menurut Hokky, dalam proses pengerjaan buku "Fisika Batik", ia menggunakan teknologi komputer untuk meniru cara berfikir batik sehingga dapat menggenerasi motif-motif batik agar tampak lebih baru. "Bagi masyarakat awam, mungkin agak problematik membaca buku ini. Saya berharap hadirnya buku ini bisa membangun pemahaman bahwa desain batik itu tak terbatas. Pemahaman ini bisa memberikan nilai lebih bagi kemajuan, kesejahteraan, karena orientasi pada pendidikan. Karena hanya dengan teknologi seperti inilah sebetulnya bangsa ini akan menikmati nilai lebih. Ternyata hubungan antara fisika dengan batik sangat mendasar, meskipun dulu nenek moyang kita belum paham matematika," tutur Sri Sultan Hamengku Buwono X yang hadir di acara tersebut.Batik yang menjadi budaya bangsa itu memang harus dilestarikan. Karena itu, melalui buku Fisika Batik dapat membuat pelestarian batik lebih baik dari sebelumnya."Kekayaan batik kita mencapai hingga 1.543 macam, namun yang terdaftar dalam HAKI (Hak Atas Kekayaan Intelektual) baru sekira 300 jenis. Melalui riset dan buku semacam ini saya berharap agar pelestarian batik akan lebih baik melalui pengetahuan dan teknologi yang kita kuasai," harapnya.Bahkan tak hanya upaya melestarikan budaya bangsa, dengan kehadiran buku "Fisika Batik" ini diharapkan dapat menambah intelektual bangsa, menggali kekayaan yang luar biasa, dan menciptakan berbagai motif batik yang baru