Stasiun Luar Angkasa Internasional menampung kemajuan NASA dalam menciptakan materi kelima
Badan Antariksa Amerika (NASA) mengumumkan peningkatan penting pada laboratorium kuantumnya di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), yang memungkinkan studi perilaku atom yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dengan menyatukan “Laboratorium Atom Dingin” (CAL) dan hampir tidak adanya gravitasi di orbit rendah Bumi, para ilmuwan berupaya memahami sifat-sifat “atom ultradingin” dalam skenario yang tidak dapat diwujudkan di Bumi. Fokus utama dari inisiatif ini adalah mengamati awan atom pada suhu mendekati nol mutlak, sekitar minus 273,15 derajat Celcius, titik terdingin di alam semesta, di mana energi gerakan atom berhenti.
Jason Williams, ilmuwan proyek di Cold Atom Laboratory di Jet Propulsion Laboratory NASA, menekankan dalam pernyataannya bahwa “pada suhu yang sangat rendah, materi menunjukkan perilaku yang sangat berbeda dari apa yang kita ketahui.” Dia menjelaskan bahwa, dalam keadaan ini, karakteristik gelombang materi menonjol, dan material ultradingin menunjukkan sifat yang mengejutkan, memungkinkan pengukuran waktu, gravitasi, dan pergerakan dengan presisi tinggi. Menurut Williams, struktur laboratorium yang diperbarui menawarkan sumber daya canggih untuk mengeksplorasi misteri alam semesta.
Bagaimana mekanika kuantum mendefinisikan ulang perilaku partikel
Atom dan komponen subatomnya diatur oleh mekanika kuantum, sehingga menghadirkan perilaku yang sangat berbeda dari yang diamati pada skala makro. Norma fisika kuantum menunjukkan bahwa partikel dapat menempati beberapa lokasi secara bersamaan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai superposisi kuantum, dan mempertahankan hubungan misterius dalam jarak jauh, yang disebut belitan kuantum. Selain itu, mereka dapat bergerak melalui ruang-waktu baik sebagai gelombang maupun sebagai entitas padat dan tetap.
Namun, mengamati fenomena ini sangatlah menantang. Pertama, atom sangatlah kecil; Sebagai gambaran, jika sebuah atom seukuran bola golf, maka tinggi manusia akan sama dengan jarak Bumi ke Bulan. Kedua, tidak mungkin mengisolasi dan mengukur perilaku atom ini di lingkungan terestrial umum, karena energi panas dan gaya gravitasi mengganggu dan mendistorsi manifestasi kuantum yang diinginkan.
Bertujuan untuk mengatasi kendala tersebut, Laboratorium Atom Dingin di ISS, dengan dimensi setara dengan minibar, menggunakan laser untuk mendinginkan gas rubidium dan kalium hingga suhu mendekati nol mutlak. Pada suhu ini, atom membentuk materi yang disebut kondensat Bose-Einstein, di mana sejumlah besar atom bertindak sebagai gelombang tunggal materi kuantum.
Pengaturan seperti ini tidak hanya memungkinkan para peneliti untuk memvisualisasikan perilaku kuantum pada besaran yang lebih besar dibandingkan dengan atom yang terisolasi, namun gayaberat mikro juga memungkinkan gelombang materi yang terkondensasi untuk meluas dan berkembang tanpa gangguan, untuk jangka waktu yang jauh lebih lama daripada yang mungkin dilakukan di Bumi.
Yang baru di update keempat Cold Atom Laboratory
Ini adalah renovasi besar keempat pada Laboratorium Atom Dingin NASA sejak dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) pada tahun 2018. Badan antariksa tersebut mengatakan perbaikan utama mencakup perbaikan perangkap magnet untuk membatasi awan atom, peningkatan sumber atom, dan kemampuan pengukuran yang unggul. Bagian-bagian baru tersebut diluncurkan ke ISS pada bulan April 2026 dan sejak itu telah dikerahkan, diaktifkan, dan mulai mengumpulkan data mutakhir.
Selain memungkinkan penyelidikan baru dalam fisika fundamental, pengamatan terhadap fenomena ini sangat penting untuk pengembangan teknologi kuantum ruang angkasa yang sangat akurat di masa depan, dengan aplikasi dalam penentuan posisi, navigasi, sinkronisasi, dan deteksi gravitasi. Dalam praktiknya, kemajuan ini di masa depan dapat memungkinkan astronot menavigasi permukaan bulan tanpa bergantung pada GPS dan menghasilkan peta gravitasi Bumi dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, sehingga merevolusi eksplorasi ruang angkasa.
Sebagaimana dinyatakan oleh Ethan Elliott, wakil ilmuwan proyek di Jet Propulsion Laboratory NASA di California, abad terakhir ini telah terjadi revolusi kuantum yang mendorong terciptanya laser, telepon seluler, dan pemindaian MRI. Saat ini, tim fokus pada “Quantum 2.0”, yang terdiri dari manipulasi langsung keadaan kuantum besar. Ia mengungkapkan harapannya bahwa peningkatan ilmu pengetahuan di orbit akan menghasilkan kemajuan teknologi kuantum dengan skala yang sama.
