Apa benda terdingin di dunia? - Lina Marieth Hoyos

Simak materi selengkapnya: https://ed.ted.com/lessons/what-is-the-coldest-thing-in-the-world-lina-marieth-hoyos

Bahan terdingin di dunia tidak berada di Antartika atau di puncak Gunung Everest. Mereka berada di laboratorium fisika: awan gas yang hanya beberapa derajat di atas nol mutlak. Lina Marieth Hoyos menjelaskan bagaimana suhu yang rendah ini memberi ilmuwan sebuah jendela ke bagian dalam materi, dan memungkinkan insinyur membangun instrumen sangat sensitif yang dapat memberitahu kita lebih banyak tentang alam semesta.

Materi oleh Lina Marieth Hoyos, animasi oleh Adriatic Animation.

Materi terdingin di dunia
bukan di Antartika.

Mereka tidak berada di puncak
Gunung Everest

ataupun terkubur di dalam gletser.

Namun di laboratorium fisika:

kumpulan gas yang disimpan pada suhu
beberapa derajat di atas nol absolut.

Itu 395 juta kali lebih dingin daripada
lemari es kalian,

100 juta kali lebih dingin
dari nitrogen cair,

dan 4 juta kali lebih dingin
dari angkasa luar.

Suhu ini memberi kesempatan pada peneliti
untuk melihat bagian dalam materi,

dan memungkinkan para peneliti membuat
alat yang sangat sensitif

yang dapat menjelaskan segala hal

dari posisi tepat kita di planet

hingga apa yang terjadi di
jarak terjauh di alam semesta.

Bagaimana kita membuat suhu
yang begitu ekstrem?

Singkatnya, dengan memperlambat
partikel yang sedang bergerak.

Saat kita berbicara tentang suhu,
sebetulnya yang kita bahas adalah gerakan.

Atom yang menyusun zat padat,

zat cair,

dan gas

selalu bergerak.

Ketika atom bergerak semakin cepat,
kita merasa suhunya semakin tinggi.

Ketika atom bergerak lebih lambat,
kita merasa suhunya semakin dingin.

Untuk membuat benda panas menjadi dingin
dalam kehidupan sehari-hari,

kita meletakkannya di lingkungan
yang lebih dingin, seperti lemari es.

Beberapa pergerakan atom pada benda panas
dilepaskan ke area sekitarnya,

dan menjadi dingin.

Tapi ada batas untuk ini:

bahkan angkasa luar masih terlalu hangat
untuk menciptakan suhu yang sangat rendah.

Jadi, para ilmuwan menemukan cara untuk
memperlambat atom secara langsung –

dengan sinar laser.

Dalam situasi normal,

energi dari sinar laser
memanaskan benda di sekitarnya.

Tapi, jika digunakan secara tepat,

momentum sinar dapat menahan
pergerakan atom, dan mendinginkannya.

Itu yang terjadi dalam alat yang disebut
perangkap magneto-optis.

Atom dimasukkan ke dalam ruang vakum,

dan medan magnet menarik atom ke pusat.

Cahaya laser diarahkan ke pusat

diatur menjadi frekuensi tertentu

sehingga atom yang bergerak ke arahnya
menyerap foton dari laser dan melambat.

Efek lambat ini berasal dari
perpindahan momentum

antara atom dan foton.

Sebanyak enam sinar,
dalam pengaturan yang tegak lurus,

memastikan atom-atom yang bergerak
ke segala arah akan dicegat.

Di pusat, tempat sinar itu berpotongan,

atom akan bergerak lebih lambat,
seperti terjebak dalam cairan kental —

efek ini disebut peneliti sebagai
optical molasses.

Jebakan magneto-optis seperti ini

dapat mendinginkan atom
menjadi hanya beberapa mikrokelvin —

sekitar -273 derajat Celsius.

Teknik ini dkembangkan di tahun 80-an,

dan para ilmuwan yang berkontribusi

memenangkan Hadiah Nobel di bidang Fisika
pada 1997 untuk penemuan ini.

Sejak itu, pendingin laser ditingkatkan
hingga mencapai suhu yang lebih rendah.

Tapi mengapa kita perlu
mendinginkan atom sejauh itu?

Pertama-tama, atom yang dingin
akan menjadi detektor yang baik.

Dengan energi yang kecil,

mereka sangat sensitif dengan
fluktuasi yang terjadi di lingkungan.

Jadi mereka digunakan pada alat pendeteksi
minyak bawah tanah dan deposit mineral,

dan mereka juga membuat
jam atom yang sangat akurat,

seperti yang digunakan
pada satelit global.

Kedua, atom yang dingin memiliki
potensi yang sangat besar

untuk menyelidiki batas-batas fisika.

Sensitivitas tinggi mereka cocok

untuk mendeteksi gelombang gravitasi
pada detektor di masa depan.

Mereka juga berguna untuk mempelajari
fenomena atomik dan subatomik,

yang memerlukan pengukuran fluktuasi
yang sangat kecil pada energi atom.

Yang tersamar saat suhu normal,

ketika atom bergerak secepat
ratusan meter per detik.

Laser pendingin dapat memperlambat atom
menjadi beberapa sentimeter per detik—

sehingga pergerakan yang disebabkan
oleh efek kuantum atom menjadi jelas.

Atom yang sangat dingin telah memungkinkan
ilmuwan menyelidiki fenomena

seperti kondensasi Bose-Einstein,

saat atom didinginkan mendekati
suhu nol absolut

dan menjadi materi baru yang langka.

Jadi, selagi peneliti meneruskan upaya
untuk memahami hukum fisika

dan menyingkap misteri alam semesta,

mereka akan melakukannya dengan
bantuan atom yang paling dingin.