Home Teknologi Awalnya Tidak Dianggap, Sekelas Einstein pun Menolak, 50 Tahun Kemudian Diganjar Hadiah Nobel

Awalnya Tidak Dianggap, Sekelas Einstein pun Menolak, 50 Tahun Kemudian Diganjar Hadiah Nobel

Stockholm, Gatra.com- Pada 4 Oktober, John F. Clauser yang berusia 80 tahun terbangun di rumahnya di California dengan berita bahwa dia telah dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang fisika . Dia akan menerima hadiah tersebut pada sebuah upacara di Stockholm, Swedia, pada 10 Desember bersama dengan Anton Zeilinger dan Alain Aspect untuk karya mereka tentang keterikatan kuantum.

Itu adalah momen perayaan bagi Clauser, yang eksperimen terobosannya dengan partikel cahaya membantu membuktikan elemen kunci mekanika kuantum . "Semua orang ingin memenangkan Hadiah Nobel," kata Clauser. "Saya sangat senang."

Namun perjalanan Clauser untuk memenangkan hadiah terbesar dalam sains tidak selalu mulus.

Pada 1960-an, Clauser adalah seorang mahasiswa fisika pascasarjana di Universitas Columbia. Secara kebetulan, dia menemukan sebuah artikel di perpustakaan universitas yang akan membentuk karirnya dan menuntunnya untuk mengejar karya eksperimental yang akhirnya membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel.

Artikel yang ditulis oleh fisikawan Irlandia John Stewart Bell dan diterbitkan dalam jurnal Physics pada tahun 1964, mempertimbangkan apakah mekanika kuantum memberikan gambaran lengkap tentang realitas atau tidak. Inti dari pertanyaan itu adalah fenomena keterikatan kuantum .

Keterikatan kuantum terjadi ketika dua atau lebih partikel terhubung dengan cara tertentu, dan tidak peduli seberapa jauh jaraknya di ruang angkasa, keadaan mereka tetap terhubung.

Misalnya, bayangkan partikel A terbang ke satu arah dan partikel B ke arah lain. Jika dua partikel terjerat — yang berarti bahwa mereka berbagi keadaan kuantum bersama — pengukuran partikel A akan segera menentukan hasil pengukuran partikel B. Tidak masalah jika jarak partikel beberapa kaki atau beberapa tahun cahaya — urusan kuantum jarak jauh mereka terjadi seketika.

Kemungkinan ini ditolak oleh Albert Einstein dan rekan-rekannya pada tahun 1930-an. Sebaliknya, mereka berpendapat bahwa ada "elemen realitas" yang tidak diperhitungkan dalam mekanika kuantum.

Dalam artikelnya tahun 1964, Bell berargumen bahwa adalah mungkin untuk menguji secara eksperimental apakah mekanika kuantum gagal dalam mendeskripsikan elemen realitas semacam itu. Dia menyebut elemen-elemen yang tidak diketahui ini sebagai "variabel tersembunyi".

Secara khusus, Bell memikirkan variabel lokal. Ini berarti bahwa mereka hanya memengaruhi pengaturan fisik di sekitar mereka. Seperti yang dijelaskan Clauser, "Jika Anda meletakkan barang secara lokal di dalam kotak dan melakukan pengukuran di kotak lain yang sangat jauh, pilihan parameter eksperimental yang dibuat di satu kotak tidak dapat memengaruhi hasil eksperimen di kotak lain, dan sebaliknya."

Clauser memutuskan untuk menguji proposal Bell. Namun ketika ingin melakukan percobaan, penasihatnya mendesaknya untuk mempertimbangkan kembali.

"Bagian tersulit pada awalnya adalah mendapatkan kesempatan," kenang Clauser. "Semua orang mengatakan kepada saya bahwa itu tidak mungkin, mengapa repot-repot!"

Laboratorium Kuantum

Pada tahun 1972, Clauser akhirnya mendapat kesempatan untuk menguji proposal Bell saat berada dalam posisi postdoctoral di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley di California. Dia bergabung dengan mahasiswa doktoral Stuart Freedman. Bersama-sama mereka mendirikan laboratorium yang penuh dengan peralatan optik.

"Tidak ada yang pernah melakukan ini sebelumnya," kata Clauser. "Kami tidak punya uang untuk melakukan apa pun. Kami harus membangun semuanya dari nol. Tangan saya kotor, saya tenggelam dalam pemotongan minyak, ada banyak kabel dan saya membuat banyak barang elektronik."

Clauser dan Freedman berhasil membuat foton terjerat dengan memanipulasi atom kalsium. Partikel cahaya, atau foton, terbang ke filter polarisasi yang dapat diputar oleh Clauser dan Freedman relatif satu sama lain.

Mekanika kuantum memperkirakan bahwa jumlah foton yang lebih tinggi secara bersamaan akan melewati filter daripada yang terjadi jika polarisasi foton ditentukan oleh variabel lokal dan tersembunyi.

Eksperimen Clauser dan Freedman menunjukkan bahwa prediksi mekanika kuantum benar. "Kami menganggap hasil ini sebagai bukti kuat terhadap teori variabel tersembunyi lokal," tulis mereka pada tahun 1972 di Physical Review Letters.

Awal yang Sulit

Hasil Clauser dan Freedman dikonfirmasi dalam percobaan lebih lanjut oleh Alain Aspect dan Anton Zeilinger. "Pekerjaan saya di tahun 70-an, Aspect di tahun 80-an, Zeilinger di tahun 90-an," kata Clauser. "Kami bekerja secara berurutan dalam meningkatkan lapangan."

Namun, dampak dari eksperimen terobosan Clauser tidak segera dikenali. "Segalanya sulit," kenang Clauser. "Semua orang berkata: 'Eksperimen yang bagus, tapi mungkin Anda ingin keluar dan mengukur beberapa angka dan berhenti membuang-buang waktu dan uang dan mulai melakukan beberapa fisika nyata.'"

Butuh 50 tahun sampai Clauser dianugerahi Hadiah Nobel untuk pekerjaan eksperimentalnya. Rekannya, Stuart Freedman, meninggal pada 2012. Freedman tidak diganjar nobel karena telah meninggal. Hadiah Nobel tidak diberikan secara anumerta.

"Rekan saya sudah lama meninggal," kata Clauser. "Klaim saya untuk ketenaran adalah bahwa saya telah hidup cukup lama."

Ketika ditanya apakah dia memiliki saran untuk peneliti muda mengingat kesulitan awalnya sendiri, Clauser berkata: "Jika Anda membuktikan sesuatu yang dianggap benar oleh semua orang, dan Anda adalah orang pertama yang melakukannya, Anda mungkin tidak akan dikenali selama 50 tahun. Itu kabar buruknya. Kabar baiknya adalah saya sangat senang melakukan pekerjaan ini."

Refleksi Kuantum

Eksperimen Clauser dan Freedman membuka jalan bagi teknologi rumit yang menggunakan keterikatan kuantum, seperti komputer kuantum dan protokol kriptografi.

Ketika ditanya apakah menurutnya mekanika kuantum adalah teori yang lengkap, Clauser menjawab: "Saya menduga ada teori yang lebih mendasar di bawahnya, tetapi itu murni dugaan. Saya tidak tahu apa itu. Saya akui juga bahwa saya benar-benar bingung, saya tidak tahu apa artinya semua ini."

276