Mekanika Kuantum: Konsep dan Fenomena

Pendahuluan

• Ilustrasi burung ditembak dan jatuh ke semak-semak
  • Logika manusia: burung hidup atau mati
  • Logika kuantum: burung bisa hidup dan mati secara bersamaan
• Logika manusia tidak menggambarkan realitas kuantum
• Mekanika kuantum menunjukkan skala mikroskopis bisa berbeda dengan persepsi manusia

Dasar-Dasar Kuantum

• Energi dalam paket: Quantum/kuanta
• Materi dan massa adalah energi beku
  • Partikel elementer penyusun atom berperilaku dualitas (partikel dan gelombang)
  • Prinsip ketidakpastian waktu:
    • Elektron berada di semua titik peluang sekitar nukleus
    • Elektron membentuk awan peluang (fungsi gelombang)

Eksperimen Dualitas Elektron

• Elektron sebagai partikel dan gelombang
• Prinsip ketidakpastian:
  • Tidak bisa mengukur posisi dan kecepatan secara pasti dan bersamaan
• Eksperimen celah ganda menunjukkan cahaya sebagai partikel saat diamati dan sebagai gelombang saat tidak diamati

Superposisi dan Realitas Kuantum

• Superposisi elektron dalam kombinasi semua posisi yang mungkin
• Konsep superposisi berlaku untuk manusia dan objek makroskopis
• Belitan kuantum (entanglement): dua partikel kuantum tetap terhubung

Fenomena De-koherensi

• Asosiasi kuantum dengan lingkungan menyebabkan sifat kuantum menghilang
• Dekoharansi: keruntuhan sifat kuantum saat sistem kuantum semakin terkait dengan lingkungan

Interferensi dan Pendekatan Feynman

• Semua jalur potensial harus dipertimbangkan dalam pergerakan kuantum
• Interferensi: Gelombang yang bertemu bisa saling memperkuat atau meniadakan

Pembusukan Radioaktif

• Aturan kuantum menjelaskan pembusukan atom uranium
• Partikel sub-atom bisa menembus penghalang karena ketidakpastian kuantum
• Radiasi Hawking: partikel-partikel menembus medan gravitasi black hole

Struktur Elektron dalam Atom

• Tingkat energi dan lompatan elektron
• Lompatan kuantum: perpindahan antar tingkat energi
• Prinsip larangan Pauli

Skala Planck dan Singularitas

• Skala Planck: panjang terkecil di mana hukum fisika kehilangan makna
• Singularitas di black hole dan Big Bang
• Fluktuasi kuantum dan buih Quantum di ruang hampa

Massa dan Medan Higgs

• Massa sebagai hasil interaksi dengan Medan Higgs
• Tanpa Medan Higgs, partikel fundamental tidak bermassa
• Higgs boson memberikan massa ke partikel dengan interaksi

Penutup

• Teori kuantum aneh tapi diterapkan di barang sehari-hari
• Pentingnya memahami dan mempercayai dunia kuantum