25
TEKNOLOGI ATOM DINGIN: PENDINGINAN LASER
Teknologi dengan suhu rendah dapat direalisasikan dengan ide yang muncul dari pemahaman asal munculnya panas. Secara umum, panas berasal dari gesekan antara atomatom. Namun bila satu atom saja yang diperhitungkan, maka panas muncul dari atom yang terus bergetar, getaran atom bisa terjadi secara alami atau dikarenakan gangguan dari luar yang dapat berupa radiasi gelombang Elektromagnet( EM). Untuk mengurangi panas yang disebabkan oleh getaran atom, tentunya seseorang harus mengetahui penyebab atom bergetar secara alami dan gangguan luar. Saat atom bergetar secara alami, dibutuhkan frekuensi buatan untuk mengurangi getaran di mana frekuensi alami atom mengalami resonansi dengan frekuensi buatan yang menyebabkan getaran berkurang, sedangkan saat atom mengalami gangguan luar berupa radiasi gelombang EM, seseorang harus memahami proses interaksi antara atom dan gelombang EM terlebih dahulu yang dijelaskan pada paragraf selanjutnya.
Saat atom berinteraksi dengan gelombang EM, gelombang EM mengeksitasi elektron di level energi dasar ke lapisan energi yang lebih tinggi, sesaat kemudian elektron terde-eksitasi level dasar kembali diiringi dengan keluarnya emisi foton. Dalam kehidupan sehari-hari, proses ini dapat disederhanakan dalam contoh berikut ini: Warna muncul karena spektrum yang datang dari cahaya matahari berupa sinar polikromatik mengeksitasi elektron pada level dasar ke level yang lebih tinggi. Sesaat setelah itu elektron kembali ke level dasar diiringi dengan emisi foton berfrekuensi cahaya tampak. Hal inilah yang menyebabkan benda dapat terlihat oleh mata telanjang.
Emisi acak ini menyebabkan atom bergetar secara acak tergantung arah emisi yang dihasilkan oleh atom. Hal ini merupakan penyebab utama getaran secara gangguan luar. Bila seseorang dapat meminimalisir efek getaran acak atom, teknologi pendinginan kurang dari 1 K dapat direalisasikan. Lebih sederhananya, bayangkan sebuah bola kecil disemprot dari arah kanan oleh air selang, bola tersebut mengalami gaya dorong ke sebelah kiri. Namun bila dibalas dengan satu tambahan air selang dari sebelah kiri, bola tersebut mengalami gaya dorong ke sebelah kanan.
Dalam tekanan air tertentu dan jika kedua frekuensi air tersebut sama( resonansi sama), maka bola kecil tersebut tertahan pada satu titik dengan getaran acak yang lebih kecil. Gambaran kasar ini bisa direalisasikan pada atom untuk menurangi getaran dikarenakan gangguan luar. Perumpamaan air tersebut bisa digantikan dengan laser dengan frekuensi yang berbeda dari arah yang berlawanan seperti yang digambarkan pada kolom. Cara ini berhasil diimplementasikan oleh Fisikawan asal Rusia Vladilen S. Letokovpada tahun1968 dan Arthur Askin 1978 di AT & T Laboratorium Bell. Penjelasan di atas masih penjelasan kasar, banyak gaya interaksi antara atom danmlaser yang akan penulis paparkan pada tulisan berikutnya.
pixlab
Lebih jauh, sebenarnya atom tidak hanya mengeksitasi elektron lalu mengemisikan foton. Seiring dengan terjadinya emisi foton, atom mengalami gaya dorong yang berlawanan dengan“ arah teremisinya foton”. Besarnya gaya dorong yang berlawanan dengan arah emisi foton ini tergantung dari gangguan yang diterima atom dari radiasi luar. Efek ini dapat dipahami jika seseorang melihat genangan air kecil sehabis hujan yang tersinari efek cahaya matahari. Warna yang terlihat akan bervariasi tergantung posisi dimana kita melihat, atau tergantung dari sudut pandang pengamat( pergeseran dopler). Hal ini terjadi juga pada atom, emisi yang dihasilkan atom menuju ke arah yang acak dikarenakan gangguan radiasi yang datang dari berbagai sudut.
Gambar 1. Gambaran pendinginan atom dengan laser
JUNI 2013 | KALIBRASI |
25