Mengungkap Rahasia Menakjubkan: Bagaimana Elektron Bisa Menembus Dinding dalam Dunia Kuantum!
Siapa yang sangka bahwa konsep teleportasi bisa menjadi kenyataan, meskipun hanya dalam dunia atom? Baru-baru ini, Profesor Dong Eon Kim dari Departemen Fisika POSTECH dan tim penelitiannya telah berhasil memecahkan misteri "tunneling elektron"—sebuah konsep inti dalam mekanika kuantum—untuk pertama kalinya dan mengkonfirmasinya melalui eksperimen. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal internasional Physical Review Letters dan menarik perhatian sebagai kunci untuk membuka misteri yang telah ada selama lebih dari 100 tahun.
Dalam dunia yang kita kenal, ide menembus dinding mungkin terdengar seperti sebuah film fiksi ilmiah. Namun, fenomena ini benar-benar terjadi di dunia atom. Proses yang dikenal sebagai "tunneling kuantum" ini melibatkan elektron yang melintasi penghalang energi (dinding) yang tampaknya tidak dapat mereka atasi dengan energi yang ada, seolah-olah mereka sedang menggali terowongan melalui dinding tersebut.
Fenomena ini menjadi prinsip dasar yang menggerakkan semikonduktor, yaitu komponen inti dari smartphone dan komputer kita, serta sangat penting untuk fusi nuklir, proses yang menghasilkan cahaya dan energi di matahari. Namun, hingga saat ini, meskipun sudah ada pemahaman tentang apa yang terjadi sebelum dan setelah elektron melintasi terowongan, perilaku tepat dari elektron saat melintasi penghalang masih menjadi teka-teki. Kita tahu tentang pintu masuk dan keluarnya terowongan, tetapi apa yang terjadi di dalamnya tetap misterius.
Tim Profesor Kim Dong Eon, bersama tim Profesor C. H. Keitel dari Max Planck Institute for Nuclear Physics di Heidelberg, Jerman, melakukan eksperimen menggunakan pulsa laser intens untuk memicu tunneling elektron dalam atom. Hasilnya mengungkapkan fenomena mengejutkan: elektron tidak hanya melewati penghalang, tetapi juga bertabrakan kembali dengan inti atom di dalam terowongan. Tim peneliti menamai proses ini "rekolisi di bawah penghalang" (UBR). Hingga saat ini, diyakini bahwa elektron hanya bisa berinteraksi dengan inti setelah keluar dari terowongan, tetapi studi ini mengkonfirmasi untuk pertama kalinya bahwa interaksi semacam itu dapat terjadi di dalam terowongan.
Lebih menarik lagi, selama proses ini, elektron mendapatkan energi di dalam penghalang dan bertabrakan lagi dengan inti, memperkuat apa yang dikenal sebagai "resonansi Freeman." Ionisasi ini jauh lebih besar daripada yang diamati dalam proses ionisasi yang telah diketahui sebelumnya dan hampir tidak terpengaruh oleh perubahan intensitas laser. Penemuan ini adalah sesuatu yang benar-benar baru dan tidak dapat diprediksi oleh teori yang ada.
Penelitian ini sangat signifikan karena merupakan yang pertama di dunia yang menjelaskan dinamika elektron selama tunneling. Diharapkan dapat memberikan landasan ilmiah yang penting untuk kontrol yang lebih tepat dari perilaku elektron dan meningkatkan efisiensi dalam teknologi canggih seperti semikonduktor, komputer kuantum, dan laser ultra-cepat yang bergantung pada tunneling.
Profesor Kim Dong Eon menyatakan, "Melalui penelitian ini, kami dapat menemukan petunjuk tentang bagaimana elektron berperilaku saat mereka melewati dinding atom," dan menambahkan, "Sekarang, kami akhirnya bisa memahami tunneling lebih dalam dan mengendalikannya sesuai keinginan." Sementara itu, penelitian ini didukung oleh National Research Foundation of Korea dan Proyek Pengembangan Kapasitas dari Korea Institute for Advancement of Technology.
