Kelahiran Kembali Alam Semesta

Pola-pola sirkuler pada latar radiasi keseluruhan alam semesta mengindikasikan bahwa Ledakan Dahsyat (Big Bang) hanya merupakan bagian terakhir dari sebuah rentetan proses penciptaan.



Kebanyakan kosmolog menelusuri kelahiran alam semesta sampai ke Ledakan Dahsyat 13,7 milyar tahun lalu. Namun analisis baru terhadap sisa-sisa radiasi yang dihasilkan oleh peristiwa ledakan tersebut mengindikasikan bahwa alam semesta mulai diciptakan milyaran tahun sebelumnya dan telah melalui banyak sekali peristiwa kelahiran dan kematian, dan Ledakan Dahsyat hanya merupakan kejadian terakhir pada rentetan ledakan-ledakan pencetus.

Pemikiran mengejutkan tersebut yang dikemukakan oleh fisikawan teoritis Roger Penrose dari Universitas Oxford di Inggris dan Vahe Gurzadyan dari Institut Fisika Yerevan dan Universitas Yerevan di Armenia, melawan arus teori standar kosmologi yang dikenal dengan inflasi atau inflation.

Para peneliti mendasarkan penemuan mereka pada pola-pola sirkuler yang mereka temukan pada latar gelombang mikro (microwave) alam semesta yaitu cahaya gelombang mikro yang tersisa dari Ledakan Dahsyat. Elemen-elemen sirkulernya mengindikasikan bahwa alam semesta itu sendiri bersiklus melewati periode-periode akhir dan awal, tegas Penrose dan Gurzadyan.

Elemen-elemen sirkuler tersebut merupakan daerah di mana variasi-variasi temperatur dalam latar keseragaman gelombak mikro lainnya lebih kecil dari rata-rata. Penrose mengatakan bahwa elemen-elemen tersebut tidak dapat dijelaskan oleh teori inflasi yang sangat sukses tersebut, yang menghipotesakan bahwa alam semesta yang baru tercipta mengalami semburan pertumbuhan yang sangat besar, membalon dari sesuatu pada skala ukuran sebuah atom menjadi berukuran satu buah anggur selama sepersekian detik pertama alam semesta. Inflasi akan menghapus pola-pola seperti itu.

"Keberadaan elemen-elemen koheren berskala besar pada latar gelombang mikro bentuk ini, nampaknya akan berkontradiksi dengan model inflasioner dan akan menjadi penanda yang sangat berbeda dari model Penrose tentang alam semesta siklik," kosmolog David Spergel dari Universitas Princeton berkomentar. Namun, dia menambahkan, "Makalah tersebut tidak memberikan cukup rincian mengenai analisis untuk menilai realitas lingkaran-lingkaran ini." Demikian seperti yang dikutip dari ScienceNews (26/11/10).

Penrose menginterpretasikan lingkaran-lingkaran tersebut sebagai sesuatu yang menyediakan sarana untuk melihat ke masa lalu, melewati tembok kaca Ledakan Dahsyat paling terakhir, menuju periode alam semesta sebelumnya. Dia mengemukakan bahwa lingkaran-lingkaran tersebut dihasilkan oleh tabrakan antara lubang-lubang hitam raksasa yang terjadi selama periode sebelumnya tersebut. Tabrakan lubang-lubang hitam akan menciptakan disonansi gelombang gravitasional yang berdesir dalam waktu ruang dikarenakan akselerasi massa raksasa tersebut. Gelombang-gelombang itu akan terdestribusi secara sirkuler dan seragam.

Menurut rincian matematis yang dikerjakan Penrose, ketika distribusi seragam gelombang gravitasional dari periode sebelumnya tersebut memasuki periode sekarang, mereka terkonversi ke dalam pulsa energi. Pulsa tersebut menyediakan satu tendangan seragam ke porsi materi gelap yang merupakan material tak kelihatan yang membentuk lebih dari 80 persen massa alam semesta.

"Oleh sebab itu material materi gelap di sepanjang ledakan tersebut memiliki ciri seragam ini," tutur Penrose. "Inilah yang terlihat sebagai sebuah lingkaran pada langit latar gelombang mikro alam semesta kita, dan hal tersebut seharusnya terlihat seperti lingkaran yang cukup seragam."

Setiap lingkaran memiliki variasi temperatur lebih rendah dari rata-rata, seperti yang dia dan Gurzadyan temukan ketika mereka menganalisa data dari alat luar angkasa Wilkinson Microwave Anisotropy Probe milik NASA, disingkat WMAP, yang memindai keseluruhan langit selama sembilan tahun, dan eksperimen balloon-borne BOOMERANG yang meneliti latar gelombang mikro di sebagian kecil alam semesta.

Oleh karena tim tersebut menemukan elemen-elemen sirkuler yang sama dengan menggunakan dua detektor, Penrose mengatakan tidak mungkin dia dan para koleganya tertipu oleh noise instrumental atau benda-benda lainnya.

Namun Spergel mengatakan bahwa dia kuatir jangan-jangan tim tersebut belum memperhitungkan variasi tingkat noise data WMAP yang didapatkan dari bagian-bagian langit yang berbeda. WMAP memeriksa berbagai daerah langit dengan alokasi waktu yang tidak sama. Peta-peta latar gelombang mikro yang dihasilkan dari daerah-daerah tersebut mempelajari yang terlama memiliki noise lebih rendah dan variasi-variasi lebih kecil yang terekam pada temperatur cahaya gelombang mikro tersebut. Peta-peta dengan noise yang lebih rendah tersebut secara artifisial dapat menghasilkan lingkaran-lingkaran yang Penrose dan Gurzadyan atribusikan ke model alam semesta siklik mereka, kata Spergel.

Peta baru latar gelombang mikro alam semesta yang lebih rinci, yang sekarang sedang dikerjakan oleh the European Space Agency’s Planck mission, bisa menyediakan uji yang lebih definitif terhadap teori tersebut, tutur Penrose.

Penemuan kontroversial tersebut dipublikasikan di arXiv.org (17/11/10).

http://arxiv.org/abs/1011.3706

READ MORE - Kelahiran Kembali Alam Semesta

Cahaya Bisa Menghasilkan Daya Angkat

Para ilmuwan menciptakan foil cahaya yang dapat mendorong obyek-obyek kecil ke samping.



Cahaya difungsikan untuk menghasilkan tenaga yang sama yang membuat pesawat udara terbang, seperti yang ditunjukkan oleh studi baru.

Dengan desain yang tepat, aliran seragam cahaya mendorong obyek-obyek yang sangat kecil seperti halnya sayap pesawat terbang menaikkan tubuh pesawat ke udara.

Para peneliti telah lama mengetahui bahwa memukul sebuah obyek dengan cahaya dapat mendorong obyek tersebut. Itulah pemikiran di balik layar surya, yang memanfaatkan radiasi untuk tenaga pendorong di luar angkasa. "Kemampuan cahaya untuk mendorong sesuatu sudah diketahui," tutur rekan peneliti Grover Swartzlander dari Institut Teknologi Rochester di New York, seperti yang dikutip Science News (05/12/10).

Trik baru cahaya lebih menarik dari sebuah dorongan biasa: Hal itu menciptakan tenaga yang lebih rumit yang disebut daya angkat, bukti ketika sebuah aliran pada satu arah menggerakkan sebuah obyek secara tegak lurus. Foil udara atau airfoil menghasilkan daya angkat; ketika mesin memutar baling-baling dan menggerakkan pesawat ke depan, sayap-sayapnya yang dimiringkan menyebabkan pesawat itu naik.

Foil cahaya tidak dimaksudkan untuk menjaga sebuah pesawat tetap berada di udara selama penerbangan dari satu bandara ke bandara lainnya. Namun kesatuan alat-alat yang sangat kecil tersebut boleh digunakan untuk mendayakan mesin-mesin mikro, mentransportasikan partikel-partikel yang sangat kecil atau bahkan membolehkan metode-metode sistem kemudi pada layar surya.

Daya angkat optik merupakan "ide yang sangat rapi", kata fisikawan Miles Padgett dari Universitas Glasgow di Skotlandia, namun terlau dini untuk mengatakan bagaimana efek tersebut boleh dimanfaatkan. "Mungkin berguna, mungkin tidak. Waktu yang akan membuktikan."

Cahaya tersebut dapat memiliki daya angkat yang tak terduga ini dimulai dari sebuah pertanyaan yang sangat sederhana, Swartzlander mengatakan, "Jika kita mempunyai sesuatu berbentuk sayap dan kita menyinarinya dengan cahaya, apa yang terjadi?" Eksperimen-eksperimen pemodelan menunjukkan kepada para peneliti bahwa sebuah defleksi asimetris cahaya akan menciptakan sebuah daya angkat yang sangat stabil. "Jadi kami pikir lebih baik melakukan satu eksperimen," kata Swartzlander

Para peneliti membuat batangan-batangan sangat kecil berbentuk mirip sayap pesawat terbang, di satu sisi pipih dan di sisi lainnya berliku. Ketika foil-foil udara berukuran mikron ini dibenamkan ke dalam air dan dipukul dengan 130 miliwatt cahaya dari dasar wadah, foil-foil tersebut mulai bergerak ke atas, seperti yang diduga. Namun batangan-batangan tersebut juga mulai bergerak ke samping, arah tegak lurus terhadap cahaya yang datang. Bola-bola simetris sangat kecil tidak menunjukkan efek daya angkat ini, seperti yang ditemukan tim tersebut.

Daya angkat optik berbeda dari daya angkat aerodinamis dengan sebuah foil udara. Sebuah pesawat udara terbang karena udara yang mengalir lebih lambat di bawah sayap-sayapnya menggunakan tekanan lebih besar daripada udara yang mengalir lebih cepat di atas. Namun pada foil cahaya,daya angkat diciptakan di dalam obyek-obyek tersebut ketika sorotan sinar melaluinya. Bentuk foil udara transparan terebut menyebabkan cahaya dibiaskan berbeda-beda tergantung pada tempat cahaya itu lewat, yang menyebabkan pembengkokan sesui momentum sorotan yang menghasilkan daya angkat.

Sudut-sudut daya angkat foil-foil cahaya ini sekitar 60 derajat, menurut temuan tim tersebut. "Kebanyakan benda-benda aerodinamis mengudara pada sudut-sudut yang sangat gradual, akan tetapi hal ini memiliki sudut daya angkat yang luar biasa dan sangat kuat," ujar Swartzlander. "Anda bisa bayangkan apa yang akan terjadi jika pesawat anda mengudara pada 60 derajat -- perut anda akan berada di kaki."

Ketika batangan-batangan itu terangkat, seharusnya tidak jatuh atau kehilangan daya angkat, seperti yang diprediksi. "Sebenarnya benda tersebut bisa menstabilkan diri sendiri," kata Padgett.

Swartzlander mengatakan bahwa dia berharap pada akhirnya bisa menguji foil-foil cahaya tersebut di udara juga, dan mencoba berbagai bentuk serta material dengan berbagai sifat pembiasan. Dalam studi tersebut para penelit menggunakan cahaya infra merah untuk menghasilkan daya angkat tersebut, tapi jenis cahaya lainnya juga bisa, kata Swartzlander. "Yang indah tentang hal ini ialah bahwa benda itu akan berfungsi selama anda memiliki cahaya."

Studi tersebut dipublikasikan di Nature Photonics tanggal 5 Desember.

Semoga hal ini bisa diteliti lebih lanjut dan dikembangkan untuk kebaikan.

READ MORE - Cahaya Bisa Menghasilkan Daya Angkat

Kaca Helm Lindungi Tentara dari Ledakan

Helm militer yang digunakan saat ini masih memberikan akses bagi daya ledakan untuk melakukan penetrasi melalui wajah. Menambahkan kaca helm pada helm standar militer, bisa membantu melindungi tentara dari cedera otak.


Helm Standar Tentara - Foto: FreeFoto

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 di Wayne 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."

Penelitian tersebut dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences.

http://www.pnas.org/content/early/2010/11/15/1014786107.abstract

READ MORE - Kaca Helm Lindungi Tentara dari Ledakan

Waktu Mungkin Akan Berhenti 5 Milyar Tahun Depan

Sebelumnya, teori mengatakan bahwa waktu itu tak terbatas, akan tetapi teori baru mengatakan sebaliknya.



Sejauh yang bisa dikatakan para astrofisikawan, alam semesta mengembang dengan kecepatan tinggi dan cenderung akan tetap demikian untuk jangka waktu yang tak terbatas. Akan tetapi sekarang beberapa fisikawan mengatakan bahwa teori ini yang disebut "pengembangan abadi" dan implikasinya bahwa waktu tak ada akhirnya, merupakan suatu masalah bagi para ilmuwan untuk mengkalkulasi probabilitas setiap kejadian. Dalam makalah baru, mereka mengkalkulasi bahwa waktu cenderung akan berhenti dalam 5 milyar tahun mendatang yang disebabkan oleh sejenis malapetaka yang tak ada satupun hidup pada waktu itu untuk menyaksian kejadian tersebut.

Para fisikawan yakni Raphael Bousso dari Universitas California, Berkeley, bersama rekan-rekannya mempublikasikan makalah yang berisi rincian teori mereka di arXiv.org. Dalam makalah tersebut, mereka menjelaskan bahwa pada suatu alam semesta abadi, kejadian-kejadian yang paling mustahil pun akhirnya akan terjadi, dan tak hanya terjadi tapi terjadi dalam jumlah yang tak terbatas. Oleh karena probabilitas atau peluang diartikan dalam lingkup kelimpahan relatif kejadian-kejadian, maka tak ada gunanya menentukan tiap probabilitas karena setiap kejadian akan cenderung terjadi dengan sama.

"Jika memang terjadi di alam, pengembangan abadi memiliki implikasi-implikasi yang luar biasa besar," seperti yang ditulis Bousso dan rekan-rekannya dalam makalah mereka. "Tipe kejadian atau peristiwa apa pun yang memiliki probabilitas yang tidak bernilai nol, akan terjadi banyak kali secara tak terbatas, biasanya pada wilayah-wilayah terpisah yang tetap selamanya di luar hubungan sebab. Hal ini meruntuhkan dasar prediksi-prediksi probabilistik eksperimen-eksperimen yang dilakukan dalam dunia sehari-hari. Apabila secara tak terbatas banyak orang di seluruh alam semesta memenangkan undian, pada bidang apa seseorang masih bisa mengklaim bahwa memenangkan undian itu mustahil? Pastinya ada juga banyak orang yang tidak menang undian, tapi dalam pengertian apa jumlah mereka lebih banyak? Dalam eksperimen-eksperimen sehari-hari seperti mengikuti undian, kita memiliki aturan-aturan jelas untuk membuat prediksi-prediksi dan menguji teori-teori. Akan tetapi jika alam semesta mengembang selamanya, kita tak lagi mengetahui mengapa aturan-aturan ini berfungsi.

"Untuk melihat bahwa hal ini bukanlah semata-mata merupakan maksud filosofis, hal tersebut membantu mempertimbangkan eksperimen-eksperimen kosmologis di mana aturan-aturan tersebut agak kurang jelas. Sebagai contoh, seseorang ingin memprediksi atau menjelaskan keistimewaan Latar Gelombang Mikro Kosmik, atau teori lebih dari satu vakum, seseorang mungkin ingin memprediksi sifat-sifat terduga dari vakum tersebut yang kita ketahui sendiri, seperti massa Higgs. Hal ini memerlukan komputasi jumlah relatif observasi-observasi nilai-nilai berbeda massa Higgs tersebut, atau langit Latar Gelombang Mikro Kosmik. Akan ada banyak contoh-contoh tak terbatas setiap pengamatan yang mungkin dilakukan, jadi apa itu probabilitas? Hal ini dikenal sebagai "masalah pengukuran" pengembangan abadi."

Para fisikawan menjelaskan bahwa satu solusi terhadap masalah ini ialah untuk menyimpulkan bahwa waktu pada akhirnya akan berhenti. Maka akan ada jumlah terbatas peristiwa yang terjadi di mana kejadian-kejadian mustahil terjadi lebih sedikit daripada kejadian-kejadian yang mungkin.

Pemilihan waktu "penghentian" ini akan mengartikan rangkaian kejadian-kejadian yang diperkenankan. Oleh karena itu para fisikawan mencoba mengkalkulasi kemungkinan kapan waktu akan berhenti yang menghasilkan lima pengukuran penghentian berbeda. Pada dua dari lima skenario ini, waktu memiliki 50% peluang berhenti dalam waktu 3,7 milyar tahun. Pada dua skenario lainnya, waktu memiliki 50% peluang untuk berhenti dalam 3,3 milyar tahun.

Pada skenario kelima yang merupakan skenario terakhir, skala waktu sangat singkat (dalam urutan waktu Planck). Pada skenario ini, para ilmuwan mengkalkulasi bahwa "waktu akan sangat besar cenderung berhenti pada detik berikutnya." Untungnya, kalkulasi ini memprediksikan bahwa kebanyakan orang adalah "bayi-bayi Boltzmann" yang timbul dari gejolak-gejolak kuantum pada permulaan alam semesta. Oleh karena kebanyakan dari kita bukan "bayi-bayi" tersebut, para fisikawan bisa mengeluarkan skenario ini (sudah pasti).

Bagaimana akhir waktu tersebut seperti yang dirasakan oleh orang-orang pada waktu itu? Sebagaimana yang dijelaskan oleh para fisikawan, orang-orang tersebut tak akan pernah mengetahuinya. "Orang-orang pada masa itu akan tak terelakkan berada dalam penghentian sebelum menyaksikan kematian semua sistem lainnya," seperti yang ditulis oleh para ilmuwan. Mereka membandingkan batas penghentian waktu tersebut dengan ufuk lubang hitam.

"Batas tersebut dapat diperlakukan sebagai suatu obyek dengan sifat-sifat fisik termasuk temperatur," menurut para fisikawan dalam makalah mereka. "Sistem-sistem materi yang bertemu dengan akhir waktu di termalisasi di ufuk ini. Hal ini mirip dengan gambaran orang yang berada di luar tentang suatu sistem materi yang jatuh ke dalam sebuah lubang hitam. Namun, hal yang sangat baru ialah pernyataan bahwa kita mungkin mengalami termalisasi pada waktu melewati ufuk lubang hitam." Sekalipun begitu termalisasi "sistem materi" tetap saja tak akan menemukan sesuatu yang tak biasa ketika melewati ufuk ini.

Bagi mereka yang merasa tak nyaman terhadap berhentinya waktu, para fisikawan memperhatikan bahwa ada solusi-solusi lain untuk mengukur masalah tersebut. Mereka tidak mengklaim bahwa kesimpulan mereka bahwa waktu akan berhenti itu benar, hanya hal tersebut secara logika mengikuti dari suatu rangkaian asumsi. Jadi mungkin salah satu dari ketiga asumsi yang menggarisbawahi kesimpulan itu malahan tidak benar.

Asumsi yang pertama ialah bahwa alam semesta itu sedang mengembang selamanya, yang merupakan konsekuensi relativitas umum dan sangat didukung oleh bukti eksperimental yang diamati selama ini. Asumsi kedua ialah bahwa definisi probabilitas didasarkan pada frekwensi relatif suatu kejadian, atau apa yang disebut oleh para ilmuwan sebagai asumsi tipikalitas. Asumsi ketiga ialah bahwa jika waktu ruang memang tak terbatas, maka satu-satunya cara untuk menentukan probablitas suatu kejadian ialah membatasi atensi seseorang kepada suatu bagian terbatas dari alam-alam semesta yang tak terbatas. Beberapa fisikawan lainnya memperhatikan alternatif-alternatif asumsi ketiga ini.

Apapun yang terjadi dalam 3,7 milyar tahun mendatang, makalah Bousso dan rekan-rekannya mungkin akan menimbulkan bermacam-macam reaksi dalam waktu dekat ini.

Setidaknya kita bisa melihat garis besar dari informasi ini.

http://arxiv.org/abs/1009.4698

READ MORE - Waktu Mungkin Akan Berhenti 5 Milyar Tahun Depan

Efek Lubang Hitam dengan Tabung Nano

Sebuah kekuatan penghancur berskala kecil



Para ahli fisika Harvard menemukan bahwa sebuah tabung nano bervoltasi tinggi dapat menyebabkan atom-atom dingin berpilin ke dalam dengan akselerasi dramatis sebelum hancur dengan dahsyat - sebuah kekuatan penghancur berskala kecil yang mirip dengan daya tarik tak terelakkan lubang hitam pada materi di skala kosmik.

"Yang penting bagi para ilmuwan, ini adalah penggabungan pertama dari sains atom dingin dan skala nano, dan ini membuka pintu bagi generasi baru percobaan atom dingin dan perangkat berskala nano," kata peneliti Lene Hau Vestergaard kepada jurnal Physical Review Letters.

Hau dan rekan penulis Anne Goodsell, Trygve Ristroph, dan A. Jene Golovchenko melaserdinginkan awan satu juta atom rubidium menjadi bagian kecil satu derajat di atas nol mutlak. Para fisikawan kemudian meluncurkan awan atomik berukuran milimeter ini ke tabung nano karbon dan membebankan dengan ratusan volt.

Sebagian besar atom melewati kawat dengan benar, tapi yang datang dalam satu mikron tak dapat menghindar dan tertarik, mencapai kecepatan tinggi luar biasa ketika atom-atom itu berpilin ke dalam tabung nano. "Dari sebuah permulaan sekitar 5 meter per detik, atom-atom dingin mencapai kecepatan kasar 1.200 meter per detik atau 4.320 km/jam ketika mereka memutari tabung nano," kata Goodsell. "Sebagai bagian dari akselerasi luar biasa ini, temperatur yang berhubungan dengan energi kinetis atom meningkat dari 0,1 derajat Kelvin ke ribuan derajat Kelvin dalam waktu kurang dari satu mikrodetik."

Atom dalam percepatan itu kemudian berpisah menjadi satu elektron dan satu ion berotasi pararel di sekitar kawat nano, menyelesaikan setiap orbit hanya dalam beberapa milyar dari satu detik. Elektron itu pada akhirnya terhisap ke dalam tabung nano melalui penerowongan kuantum, menyebabkan teman ionnya tertembak ke luar - terpukul oleh beban tabung nano 300 volt - pada kecepatan berkisar 26 kilometer per detik (93.600 km/jam).

"Sains atom dingin dan skala nano masing-masing telah menyediakan sistem menyenangkan baru untuk penelitian dan aplikasi," kata Golovchenko yang merupakan Profesor Fisika di Harvard. "Ini merupakan realisasi eksperimental pertama suatu sistem gabungan atom dingin dan struktur nano. Sistem kami mempertunjukkan penyelidikan sensitif kedinamisan atom, elektron, dan ion pada skala nano."

http://www.harvard.edu/
Gambar: karya Anne Goodsell and Tommi Hakala di Universitas Harvard

READ MORE - Efek Lubang Hitam dengan Tabung Nano

Partikel Antimateri Ditemukan Dalam Bumi

Para ilmuwan melaporkan bahwa partikel-partikel antimateri eksotis dideteksi jauh di dalam bumi.



Mempelajari partikel tersebut yang diaanggap merupakan hasil dari penguraian radioaktif dalam Bumi bisa membuat para ilmuwan lebih mengerti bagaimana aliran panas dalam planet kita mempengaruhi kejadian-kejadian di permukaan seperti gunung berapi dan gempa bumi.

Partikel-partikel yang disebut geoneutrinos terbuat dari materi aneh bernama antimateri yang keadaannya terbalik dari materi biasa. Ketika partikel biasa seperti elektron bertemu antimaterinya yang disebut positron, keduanya saling menghilangkan diri dalam ledakan yang kuat.

Geoneutrino merupakan antimateri dari neutrino yang sangat ringan, partikel yang terbentuk di dalam matahari ketika sinar kosmis mengenai atom normal. Penelitian terdahulu yang disebut KamLAND di Jepang menemukan tanda-tanda permulaan tentang kemungkinan geoneutrinos pada tahun 2005.

Para peneliti di kolaborasi Borexino di Laboratorium Nasional Gran Sasso dari Institut Fisika Nuklir Italia menemukan geoneutrino dalam sebuah bola detektor yang berisi 1.000 ton hidrokarbon cair. Bola ini tertutup dalam sebuah bola baja lebih besar di mana susunan detektor foto yang sangat sensitif terfokus pada bagian dalam bola nilon. Kedua lapisan ditutup dengan bola baja berdiameter 13,7 m yang menahan 2.400 ton air murni.

Seluruh eksperimen dikubur hampir 1,6 km di bawah permukaan gunung Gran Sasso di Italia.

Semua pembentengan ini dilakukan untuk mencegah eksperimen mendeteksi partikel lain di luar neutrino dan geoneutrino. Partikel-partikel ini sangat sulit ditemukan karena mereka melewati hampir segalanya tanpa melakukan interaksi apa pun. Hampir setahun mencari geoneutrino, eksperimen tersebut hanya mendeteksi beberapa sinyal. Deteksi solar neutrino yang dalam pola berbeda lebih banyak.

Para peneliti menguraikan hasil dua tahun penelitian mereka dalam sebuah paper yang dipublikasi di journal Physics Letters B edisi bulan April.

"Ini merupakan hasil penting," kata rekan peneliti Frank Calaprice yang merupakan fisikawan di Universitas Princeton, New Jersey. "Ini menunjukkan bahwa geoneutrino telah dideteksi dan dengan jelas memperlihatkan alat baru untuk mempelajari bagian dalam Bumi."

Geoneutrino diperkirakan terbentuk dari penguraian radioaktif uranium, torium dan potasium dalam kerak Bumi (lapisan terjauh) dan mantel (lapisan di bawahnya yang terbentang sampai 2.90 km di bawah permukaan).

Para peneliti berharap bahwa dengan mempelajari geoneutrino, mereka bisa mengetahui lebih tentang bagaimana elemen-elemen sedang terurai menambah panas di bawah permukaan bumi dan mempengaruhi proses-proses seperti konveksi di mantel. Apakah penguraian radioaktif mendominasi pemanasan di lapisan ini atau hanya menambah panas dari sumber lain merupakan pertanyaan terbuka.

Konveksi merupakan sebuah proses pencampuran yang dibawa oleh panas yang menekan aliran bebatuan panas dari dalam ke permukaan planet. Hal ini menggerakkan lempeng tektonik, mengubah benua, melebarkan dasar lautan, dan menyebabkan gunung api meletus dan gempa bumi mengguncang.

Hasil dari penelitian baru menunjukkan bahwa aktifitas radioaktif dalam Bumi mungkin memberikan kontribusi pada pemanasan di mantel, kata Calaprice.

READ MORE - Partikel Antimateri Ditemukan Dalam Bumi

Termodinamika

Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam termodinamika kamu akan banyak membahas tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan.

Usaha Luar

Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V₁ menjadi volume akhir V₂ pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.
W = p∆V= p(V₂ – V₁)
Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai

Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p – V. jika perubahan tekanan dan volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p – V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p – V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik.


Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar (atau mengembang) dan V₂ > V₁. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha (atau usaha dilakukan terhadap gas) apabila volume gas mengecil atau V₂ < V₁ dan usaha gas bernilai negatif.

Energi Dalam

Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.
Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas. Secara matematis, perubahan energi dalam gas dinyatakan sebagai
untuk gas monoatomik

untuk gas diatomik

Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol⁻¹ K⁻¹, dan ∆T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).

Hukum I Termodinamika

Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi.
Sistem yang mengalami perubahan volume akan melakukan usaha dan sistem yang mengalami perubahan suhu akan mengalami perubahan energi dalam. Jadi, kalor yang diberikan kepada sistem akan menyebabkan sistem melakukan usaha dan mengalami perubahan energi dalam. Prinsip ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi dalam termodinamika atau disebut hukum I termodinamika. Secara matematis, hukum I termodinamika dituliskan sebagai
Q = W + ∆U
Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Secara sederhana, hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut.
Jika suatu benda (misalnya krupuk) dipanaskan (atau digoreng) yang berarti diberi kalor Q, benda (krupuk) akan mengembang atau bertambah volumenya yang berarti melakukan usaha W dan benda (krupuk) akan bertambah panas (coba aja dipegang, pasti panas deh!) yang berarti mengalami perubahan energi dalam ∆U.

Proses Isotermik

Suatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).
Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai


Dimana V₂ dan V₁ adalah volume akhir dan awal gas.

Proses Isokhorik

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada volume konstan Q_V.
Q_V = ∆U

Proses Isobarik

Jika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Q_p. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku


Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan
Q_V =∆U
Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai
W = Q_p − Q_V
Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Q_p) dengan energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (Q_V).

Proses Adiabatik

Dalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama dengan perubahan energi dalamnya (W = ∆U).
Jika suatu sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume masing-masing p₁ dan V₁ mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume gas berubah menjadi p₂ dan V₂, usaha yang dilakukan gas dapat dinyatakan sebagai


Dimana γ adalah konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar gas pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 (γ > 1).

Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p – V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p – V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.

READ MORE - Termodinamika