Sains

Untuk Mempelajari 'Ketiadaan', Ilmuwan Ciptakan Obyek Berputar Tercepat di Dunia

Nanopartikel yang berputar hingga sekencang 300 miliar RPM dapat mengungkapkan kekuatan kuantum misterius yang berperan di ruang “kosong”.
24 Januari 2020, 9:38am
Dua ilmuwan menciptakan objek berputar tercepat di dunia
Gambar: Universitas Purdue/Vincent Walter

Para ilmuwan baru saja menciptakan objek berputar tercepat di dunia. Objek ini diharapkan bisa membantu mereka memahami efek gesekan kuantum di ruang hampa. Ternyata, “ketiadaan” tidak sekosong yang dikira.

Dalam studi terbaru, tim peneliti dari Universitas Purdue mengaku telah memecahkan rekor untuk objek tercepat di dunia yang sudah mereka pegang sebelumnya. Kali ini, mereka menciptakan nanopartikel berbentuk halter yang didukung dengan kekuatan dan torsi cahaya. Dapat berputar hingga 300 miliar revolusi per menit (RPM) dalam ruang hampa, objek tersebut mengalahkan mobil tercepat yang memutar mesinnya hingga 10.000 RPM.

Kelebihan lainnya yaitu berfungsi sebagai detektor torsi super sensitif. Objek ini dapat mendeteksi efek gesekan halus partikel kuantum. Dengan begitu, para peneliti seharusnya bisa mempelajari bagaimana gesekan kuantum memengaruhi partikel di ruang hampa.

Diterbitkan pekan lalu dalam jurnal Nature Nanotechnology, studinya menjelaskan para peneliti menggunakan manipulasi laser nanopartikel untuk mencapai hasil tersebut. Pertama-tama, silica nanodumbell—kelihatan seperti dua bola yang disatukan sisinya—diencerkan dalam air dan kemudian “diluncurkan” ke udara menggunakan nebulizer ultrasonik. Laser pertama digunakan untuk mengangkat nanodumbell, sedangkan yang kedua untuk memasang torsi dengan hati-hati supaya bisa berputar.

Berbeda dari percobaan sebelumnya yang mencapai rotasi lebih lambat dan sensitivitas lebih rendah pada suhu lebih dingin, peneliti menulis bahwa pendekatan kali ini berhasil dicapai pada suhu kamar.

“Memecahkan rekor dunia sangat menyenangkan,” kata Tongcang Li, assistant professor fisika dan astronomi sekaligus teknik elektro dan komputer.

Namun, sensitivitas torsinya menjadi yang paling menarik dari eksperimen mereka. Selama ini, ilmuwan meyakini ruang hampa benar-benar kosong tak berisi. Temuan tim Tongcang justru membuktikan sebaliknya. Ruang hampa ternyata penuh dengan efek kuantum misterius, bagaikan kekuatan gaib dari partikel yang muncul dan hilang seketika.

“Vakum elektromagnetik bertindak seperti cairan kompleks yang akan mengerahkan torsi gesekan pada nanorotor,” bunyi studinya. “Meskipun ada banyak investigasi teoretis tentang gesekan vakum, hal ini belum diamati secara eksperimental. [Namun] perhitungan kami menunjukkan gesekan vakum bertindak atas nanosfer silika yang berputar pada 1 GHz di dekat permukaan silika datar cukup untuk diamati dalam kondisi realistis.”

Peneliti dapat memanfaatkan sensitivitas torsi dari silica nanodumbell untuk mengamati efek gesek yang sangat halus pada partikel ruang hampa yang disebabkan oleh elektromagnetisme partikel kuantum.

Jika efeknya bisa diukur secara eksperimental, maka kita akan mendapatkan pemahaman lebih luas tentang gesekan vakum dan nanomagnetisme. Selain itu, kita juga bisa memahami bagaimana benda-benda pada skala kecil berinteraksi dengan lingkungan mereka.

Sama seperti sensor torsi yang digunakan Henri Cavendish untuk mengukur konstanta gravitasi pada 1798, para peneliti Universitas Purdue berharap percobaan mereka memiliki efek yang sama pada masa depan fisika dan pemahaman kita. Bahwasanya partikel kuantum yang sangat kecil pun memengaruhi dunia yang kita tinggali setiap harinya.

Artikel ini pertama kali tayang di Motherboard