Fisika kuantum adalah cabang dari fisika yang mempelajari fenomena dan sifat materi pada skala sangat kecil, seperti partikel subatomik (misalnya elektron, foton, dan partikel lainnya) dan sistem terisolasi seperti atom, molekul, dan inti atom. Fisika kuantum berbeda dengan fisika klasik, yang menggambarkan perilaku benda-benda di skala yang lebih besar.

 

 

 

1. Era Awal (Akhir Abad ke-19 - Awal Abad ke-20)

 

• Tahun 1900, Max Planck memperkenalkan gagasan tentang kuantisasi energi ketika ia mengusulkan hukum radiasi Planck. Dia mengemukakan bahwa energi yang dipancarkan atau diserap oleh objek hitam (benda sempurna yang menyerap seluruh radiasi) harus berada dalam bentuk paket diskret yang disebut "kuanta".
• Di tahun yang sama, Philipp Lenard dan Wilhelm Wien meneliti fenomena efek fotoelektrik, yang menunjukkan bahwa cahaya dapat bertindak sebagai partikel (foton) dan menunjukkan sifat gelombang tertentu.

2. Model Atom Bohr (1913)

 

Niels Bohr mengusulkan model atom yang menggabungkan konsep fisika klasik dengan prinsip kuantum. Model ini berhasil menjelaskan spektrum atom hidrogen dengan memperkenalkan ide bahwa elektron bergerak dalam orbit diskret sekitar inti atom dan hanya dapat mengambil nilai energi tertentu.

 

3. Prinsip Ketenangan Heisenberg (1927)

 

Werner Heisenberg memperkenalkan prinsip ketidakpastian, yang menyatakan bahwa kita tidak dapat secara bersamaan mengetahui posisi dan momentum suatu partikel dengan presisi yang tak terbatas. Ini menggambarkan keterbatasan dalam mengukur posisi dan momentum partikel dalam fisika kuantum.

 

4. Persamaan Gelombang Schrödinger (1926)

 

Erwin Schrödinger mengembangkan persamaan gelombang yang mendeskripsikan evolusi fungsi gelombang partikel kuantum. Persamaan ini menyediakan alat matematika untuk menggambarkan dan memprediksi sifat partikel kuantum.

 

5. Teori Matriks dan Mekanika Kuantum (1925 - 1926)

 

Werner Heisenberg dan Max Born mengembangkan mekanika matriks, dan Pascual Jordan memberikan dasar untuk mekanika kuantum. Mekanika kuantum menyediakan kerangka kerja matematika alternatif untuk menggambarkan fenomena kuantum.

 

6. Interpretasi Kopenhagen (Akhir 1920-an - 1930-an)

 

Neils Bohr dan para fisikawan di Institut Fisika Teoretis Kopenhagen mengembangkan interpretasi Kopenhagen mengenai fisika kuantum. Interpretasi ini menekankan pentingnya fungsi gelombang sebagai representasi probabilitas dari keadaan partikel dan menolak pemahaman realis tentang fenomena kuantum.

 

7. Teori Kuantum Relativistik (Dekade 1920-an - 1950-an)

 

Paul Dirac menggabungkan mekanika kuantum dengan teori relativitas khusus untuk menciptakan teori kuantum relativistik, yang menyatukan fisika kuantum dengan relativitas Einstein.

 

8. Teori Kuanta Elektrodinamika (QED) (1940-an - 1950-an)

 

Richard Feynman, Julian Schwinger, dan Sin-Itiro Tomonaga mengembangkan teori kuanta elektrodinamika (QED), yang menggabungkan mekanika kuantum dan teori elektromagnetisme dan memberikan kerangka kerja untuk menggambarkan interaksi antara partikel bermuatan.

 

9. Fisika Kuantum Modern

 

Sejak tahun 1950-an hingga saat ini, fisika kuantum terus berkembang dengan kemajuan dalam berbagai bidang, termasuk fisika partikel, fisika padat, dan teknologi kuantum. Teori kuantum relatif dan mekanika kuantum masih merupakan dasar dari pemahaman kita tentang fenomena pada skala subatomik dan telah menghasilkan teknologi mutakhir seperti komputer kuantum dan teknologi kuantum lainnya.

 

 

Fisika kuantum sampai saat ini masih menjadi salah satu bidang yang paling menarik dan menantang dalam ilmu pengetahuan, dan penelitian serta eksperimen dalam fisika.

 

 

 

1. Paket gelombang: Partikel kuantum, seperti elektron, tidak dapat dianggap sebagai partikel klasik yang bergerak seperti bola. Mereka lebih tepat digambarkan sebagai "paket gelombang" yang menyebar di ruang dan waktu.
2. Superposisi: Partikel kuantum dapat berada dalam superposisi, yaitu keadaan di mana mereka memiliki beberapa nilai sifat secara bersamaan. Misalnya, partikel bisa berada di beberapa tempat sekaligus atau memiliki beberapa arah spin secara bersamaan.
3. Keterkaitan (entanglement): Keterkaitan adalah fenomena di mana dua atau lebih partikel kuantum saling terkait secara tak terpisahkan, bahkan jika mereka berada pada jarak yang jauh. Perubahan pada satu partikel akan segera mempengaruhi partikel yang lain.
4. Diskritisasi: Fisika kuantum memiliki sifat diskret, di mana beberapa kuantitas, seperti energi dan momentum, hanya bisa memiliki nilai tertentu dan tidak bisa bernilai apa saja, seperti dalam fisika klasik.
5. Prinsip ketidakpastian Heisenberg: Prinsip ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa ada batasan pada sejauh mana kita dapat mengetahui secara bersamaan posisi dan momentum (atau beberapa pasangan variabel lainnya) dari suatu partikel kuantum.

Fisika kuantum telah terbukti sangat sukses dalam menjelaskan fenomena di skala kecil, dan juga memberikan dasar untuk teknologi modern seperti transistor, laser, dan komputer kuantum. Namun, fisika kuantum juga menantang intuisi kita karena beberapa konsepnya bertentangan dengan pengalaman sehari-hari dan pemahaman kita tentang dunia fisik.