Catatan Kuliah Fisika Kuantum dan Energi

Pendahuluan

• Animasi Alan Baker: Manusia korek berusaha melawati lembah, gagal karena energi kinetik tidak cukup.
• Energi kinetik perlu lebih untuk melampaui energi potensial lembah.
• Dalam fisika, semuanya berhubungan dengan energi.

Energi dan Penghalang

• Energi Kinetik vs Energi Potensial: Tidak bisa melewati penghalang jika energi tidak cukup.
• Contoh: Mengapa kita tidak bisa terbang? Energi gravitasi menghalangi.
• Tembok juga memiliki energi bergantung pada ketebalan dan bahan.

Kuantum Tunneling

• Dalam dunia kuantum, hukum fisika bisa dilanggar: partikel bisa menembus penghalang dengan energi lebih kecil (kuantum tunneling).
• Pertanyaan: Bisakah kuantum tunneling diterapkan pada tubuh manusia?

Struktur Atom dan Ruang Kosong

• Atom: Tersusun dari elektron, proton, dan neutron. Sangat kecil, tubuh manusia terdiri dari 7 x 10^27 atom.
• Ruang Kosong: Atom sebagian besar adalah ruang kosong. Tubuh kita pun terlihat solid karena interaksi antar atom.
• Medan Listrik: Elektron menciptakan medan listrik yang menyebabkan gaya tolak menolak antar atom.

Prinsip Larangan Pauli

• Prinsip Pauli: Elektron tidak dapat menempati posisi yang sama. Dua elektron harus berotasi berlawanan arah.
• Ini menghasilkan konfigurasi elektron yang teratur dalam tabel periodik.
• Menyebabkan atom tidak bisa saling overlap.

Fisika Kuantum dan Probabilitas

• Dunia Kuantum: Objek tidak hanya dapat dilihat sebagai benda fisik, tetapi juga sebagai gelombang probabilitas.
• Heisenberg Uncertainty Principle: Posisi dan momentum tidak bisa diketahui secara bersamaan.
• Perilaku aneh ini memungkinkan elektron untuk melewati penghalang.

Kemungkinan Kuantum Tunneling

• Kuantum tunneling hanya mungkin terjadi pada kasus-kasus khusus.
• Hanya 1-2 partikel dari jutaan yang mampu melakukan kuantum tunneling.
• Kesulitan dalam menerapkan kuantum tunneling untuk manusia.

Peran Kuantum Tunneling dalam Kehidupan

• Fusi di Matahari: Kuantum tunneling memungkinkan reaksi fusi di matahari, di mana dua inti atom hidrogen bergabung menjadi helium.
• Tanpa kuantum tunneling, matahari tidak akan bersinar.
• Fotosintesis pada Daun: Kuantum tunneling juga berperan dalam proses fotosintesis, menembus klorofil.

Kesimpulan

• Kuantum tunneling adalah aspek penting dalam fisika kuantum yang memungkinkan berbagai proses vital untuk kehidupan.
• Batasan-batasan atom dan hukum fisika teratur untuk memastikan kehidupan berjalan sebagaimana mestinya.