Category: Science (Page 5 of 12)

Stephen Hawking (satu2nya dari empat Wagnerian yang dibahas di site ini yang masih hidup) dianugerahi Medali Copley, atas sumbangannya di dunia fisika dan kosmologi teoretis. Eh, ada ya kosmologi yang nggak teoretis? Ada kali, misalnya ilmuwan yang meneliti data primer dari Hubble. Jadi, apa anehnya seorang Hawking menerima satu lagi medali? Medali ini adalah penghargaan ilmiah tertua, diberikan oleh Royal Society, sejak 170 tahun sebelum Hadiah Nobel. Penerima medali sebelumnya a.l. adalah Darwin, Faraday, Einstein, dan Pasteur. Tentu, seperti kita yakini, bukan medali itu yang bikin orang2 itu tampak berharga, tapi justru medali ini jadi berharga karena diberikan pada orang2 itu. Jadi apa anehnya? Yang berbeda adalah bahwa sebelum diberikan kepada Hawking, medali ini dibawa terlebih dahulu oleh astronot Piers Sellers ke luar angkasa, dalam misi STS-121 ke ISS, pada JUli 2006. Ini untuk menguatkan kekosmologian Hawking :). Diumumkan 24 Agustus 2006, medali ini akan dianugerahkan pada November 2006.

Jadi, apa anehnya?

Akhirnya voting yang sengit di Praha, yang melibatkan teriakan dan air mata itu, memutuskan: Pluto dikelompokkan bukan lagi sebagai planet, tetapi sebagai planet kerdil (dwarf planet). Ini keputusan resmi.

Tapi kenapa? Alasan pertama, adalah bahwa planet didefinisikan sebagai benda angkasa yang mirip bumi. Saat kabut kosmik mulai membentuk tata surya, terbentuk benda2 angkasa yang kita kenal. Pertama pasti bintang, sebagai pusat massa tata surya. Sebaran massa di tempat yang luas tak memungkinkan semuanya luruh ke bintang. Kelompok2 kecil saling menarik, dan membentuk benda angkasa tersendiri. Yang massanya cukup besar, membentuk bulatan seperti bumi, dengan garis edar sejajar atau nyaris dengan resultan putar tata surya. Inilah planet-planet, tersusun dengan jarak dan massa tertentu yang khas. Dalam satu lintasan khas itu, misalnya, tidak mungkin ada dua planet. Bukan kebetulan tentunya, bahwa matahari dikeliligi dalam jarak dekat oleh planet kecil, kemudian barisan asteroid, baru planet besar yang kemudian disusul planet yang lebih kecil. Ini kalau alami sih, bukan misalnya ada benda tersesat dan akhirnya jadi punya lintasan akhir yang ajaib.

Karakteristik planet seperti itu tidak lagi memungkinkan Pluto dinamakan planet. Misalnya, orbitnya melenceng dari orbit para planet. Dan ada soal lain, yang jadi alasan kedua. Weblog ini beberapa kali membahas ditemukannya obyek2 besar di sabuk Kuiper yang terus bertambah. Bahkan ada yang ukurannya lebih dari Pluto. Tanpa penajaman definisi planet seperti sekarang ini, diperkirakan tak lama lagi tata surya kita ini bisa disebut punya 50 planet.

Si obyek Kuiper yang lebih besar dari Pluto itu, sementara ini dinamai 2003 UB313 atau Xena, dikelompokkan bersama Pluto sebagai planet kerdil, bersama dengan Charon (yang tadinya dianggap sebagai satelit Pluto, tapi sekarang dianggap sebagai mitra salsa yang sejajar), dan Ceres (asteroid terbesar di tata surya kita, yang konon lezat, harum, dan mengandung melantonin).

Daripada beli sekian buku biografi (apalagi autobiografi — idih, narciscist), mendingan baca Time, special issue, 8 Mei ini. 100 tokoh yang mempengaruhi dunia (khususnya AS, tentu saja), diulas oleh 100 tokoh. Bias? ah, kita udah biasa :). Hmm, Junichiro Koizumi ternyata penggemar Richard Wagner juga, hehe. Di halaman scientist & thinker, tokoh pertama adalah Jimmy Wales, pencipta Wikipedia.

Aku sedang berhenti di halaman di mana Murray Gell-Mann membahas Geoffrey West. Tokoh yang terakhir ini presiden Santa Fe Institute (yang a.l. didirikan Gell-Mann juga), yang sedang bermain dengan ilmu kompleksitas. Sains bukanlah dunia yang diskrit. Fisika, geologi, ekonomi, psikologi, hingga seni, bermain dalam metasistem di mana prinsip pada sebuah ilmu menyentuh ilmu lainnya.

Geoffrey West, bekerja dengan Jim Brown, tengah menyidik kaitan antara rerata berat spesies dengan tekanan darah dan kecepatan metabolismenya. Formulanya akurat sekali. Trus apa artinya? Spesies bisa berupa seekor ikan paus, misalnya. Atau sebuah perusahaan. Atau kota. Atau negara. Dengan mengkaji tata hidup sosial hewan, kita bisa mengkaji kerja kelompok bersenjata, baik tentara maupun teroris. Mengetahui cara kerja otak membantu kita merancang komputer yang lebih baik. Mempelajari perilaku sekelompok ikan dapat membantu memahami perilaku investor, dan mencegah bencana saham.

Yuk, kita simak lebih jauh.

Wolfgang Pauli, salah satu raksasa Fisika Kuantum, kita kenal dari SMA dengan Prinsip Pauli-nya: Tidak ada satu lepton (mis. elektron) pun yang bisa memiliki bilangan kuantum yang sama. Mungkin kita juga perlu mengenal Prinsip Pauli kedua yang diamati banyak orang di sekitarnya: setiap pendekatan oleh Pauli akan mengakibatkan kerusakan pada perangkat di sekitarnya. Bahkan konon ledakan yang menghancurkan Departemen Fisika Universitas Bern terjadi waktu kereta yang dinaiki Pauli ke rumahnya di Zurich melewati Bern.

Fisikawan Casimir bercerita tentang sebuah paparan fisika oleh fisikawan Heitler tentang ikatan homopolar. Pauli tampak menahan kesabaran waktu mendengarkannya. Waktu boleh memberi komentar, Pauli langsung maju. Heitler duduk di sebuah kursi di ujung Podium. Pauli mulai menyerang, “Pada jarak jauh, teori ini salah akibat adanya daya tarik Waals. Pada jarak dekat, kita tahu, jelas2 salah juga.” Lalu ia berjalan sambil terus mendekati Heitler. “Namun ada yang memberi pernyataan bahwa sesuatu yang salah baik pada jarak jauh maupun pada jarak dekat, mungkin bisa secara kuantitatif benar pada jarak menengah.” Sekarang ia sudah dekat pada Heitler. Heitler memundurkan kursinya, yang tiba-tiba saja punggungnya patah dan membuat Heitler terjatuh.

George Gamow yang juga hadir langsung berteriak, “Efek Pauli!”

Oh ya, Pauli juga pernah beberapa kali dibahas di sini. Klik saja kategori Science.

Galileo yang ini adalah wahana angkasa milik NASA. Diluncurkan tahun 1989 (tertunda 7 tahun, a.l. akibat tragedi Challenger) untuk mengamati Yupiter dan dunia di sekitarnya. Tapi ia diluncurkan ke arah Venus. Trayektorinya: gravitasi Venus akan meluncurkannya kembali ke bumi pada sudut yang tepat untuk meluncurkannya ke arah Yupiter. Judulnya VEEGA: Venus Earth Earth Gravity Assist. Tahun 1991 dia melewati bumi, saat Perang Teluk I, dan NASA harus menginformasikan ke DOD bahwa obyek asing nun di atas sana itu wahana milik NASA, bukan rudal punya Irak atau sekutunya (jika ada).

Melintasi asteroid, Galileo harus membuka antena high-gainnya, yang memungkinkan transfer data dengan kecepatan 134 kb/s. Gagal. Dua buah tim segera dibentuk. Satu untuk mencoba membuka antena high-gain itu. Satu lagi untuk meneruskan misi tanpa antena high-gain. Semua harus dikerjakan dari bumi.

Tanpa antena high-gain, pada saat mencapai Yupiter, antena low-gain hanya akan mentransfer data pada rate 10 b/s, atau 1 gambar per bulan. Mereka lalu memeriksa sistem komputer yang dibawa Galileo. Komputer kuno, tentu :). Prosesornya kuno, sampai designernya sudah seluruhnya pensiun, dan harus dipanggil dari rumah untuk jadi konsultan proyek penyelamatan ini. Namun dekat hari peluncuran, pernah ada penambahan memori dua kali lipat, akibat ada kekhawatiran bahwa memori bisa rusak. Tapi memori tidak rusak, jadi bisa dimanfaatkan untuk hal lain. Yang mereka lakukan: update software. Dilakukan dengan rate data rendah, pada perangkat yang tak terjangkau secara fisik. Satu kesalahan bisa melumpuhkan wahana ini. Syukurlah, tim bekerja baik dalam membuat software yang sama sekali bebas kesalahan (untuk ukuran AS, ini jarang loh). Pertama, dipasang sistem kompresi data yang lebih baik. Kedua, dimanfaatkan tape data yang tadinya akan digunakan untuk keperluan lain. Foto2 bulan Yupiter disimpan pada tape ini, dan dikirimkan perlahan, bahkan saat Galileo tidak berada di dekat bulan yang mana pun. Dengan kompresi berefisiensi tinggi dan media simpan tambahan ini, Galileo jadi dapat mengirimkan hingga 200 gambar per bulan. Tidak seoptimal tujuan awal. Tapi bisa mencapai 70%-nya. Upaya yang hebat. Sementara itu, tim yang bertugas melepas kemacetan antena high-gain menyerah.

Apa yang ditemukan Galileo? Observasi pada Yupiter dan bulan2 di sekitarnya. Pada tahun 1994, ia memotret dari jarak agak dekat, efek tabrakan komet Shoemaker-Levy 9 ke Yupiter. Tahun 2002, ia menemukan sembilan bulan kecil tambahan di sekitar Yupiter. Pada tahun 2000, ia membuat heboh karena tidak melihat kluster bintang Delta Velorium, yang mudah tampak dari belahan bumi bagian selatan. Pengamatan lebih lanjut kemudian menunjukkan bahwa kluster ini mengandung bintang ganda yang bisa saling menggerhanai. Tapi yang paling sering diamati Galileo adalah bulan yang bernama Europa

Sejak 1996, Galileo mendekati Europa delapan kali, dan mengirimkan gambar-gambar yang mendebarkan: adanya lautan cair di bawah permukaan yang membeku. Gunung2 es bergerak ke posisi2 baru sebelum membeku kembali. Dari observasi ini dan observasi tambahan lainnya, para ilmuwan memperkirakan bahwa lautan di Europa bisa saja sedalam hingga 50km. Jumlah airnya bisa lebih dari bumi. Kalau ini belum tampak luar biasa, kita ingatkan bahwa bagi bangsa2 Kaukasia, lautan terakhir yang ditemukan sebelum di Europa ini adalah lautan Pasifik, 500 tahun yang lalu. Kehidupan mungkin saja bisa ditumbuhkan di sana. Mungkin bukan sekarang, tapi ada peluang untuk itu.

Dan akibatnya, Galileo harus dihancurkan. Galileo, suatu saat akan kehilangan kendali, dan ia bisa jatuh ke mana saja, termasuk ke Europa. Padahal, bisa jadi ia masih mengandung kehidupan renik yang terbawa dari bumi. Europa bisa tercemar sebelum disiapkan dengan baik. Pada 21 September 2003, perjalanan Galileo dianggap selesai. Ia dikemudikan ke arah pusat gravitasi Yupiter, masuk ke kabut bertopan di planet raksasa itu.

Bill O’Neil, project director dan salah satu arsitek kunci dalam penyelamatan misi Galileo, terang2an menyampaikan ironinya, “Galileo Galilei hanya dikenai tahanan rumah oleh Gereja atas penemuan yang diharapkan tidak benar; sementara Galileo punya kita ini dijatuhi hukuman mati oleh NASA karena penemuannya yang terbesar: prospek kehidupan di Europa.”

Para fisikawan pernah dikesalkan oleh kumpulan konstanta fisika yang kesannya acak bener. Kenapa misalnya tidak ada hubungan yang indah antara kecepatan cahaya c, muatan elektron e, dan konstanta Plank h. Arnold Sommerfeld pernah menyusun konstanta gabungan α = 2πe²/hc, dan nilainya adalah 1/137,036; atau 1/137 saja. Angka 137 pun jadi semacam angka keramat di kalangan fisikawan.

α dinamai sebagai fine-structure constant, menggambarkan spektrum halus atau selisih lintasan halus antara elektron dalam satu lintasan, namun juga menentukan struktur materi yang kita kenal saat ini. Kalau nilai α  lebih kecil, kerapatan atom akan berkurang, keterikatan molekul akan pecah pada suhu lebih rendah, dan jumlah elemen yang stabil pada sistem periodik akan bertambah. Kalau α bertambah, inti atom yang kecil tak dapat terbentuk, karena daya pisah antar proton akan melebihi daya ikat nuklir kuat yang mengikatnya.

Nilai α tapi memang kemungkinan terdeteksi sebagai tidak konstan. (Duh jadi inget ini: constants aren’t, variables won’t).

Sempat memang para ilmuwan lega bahwa nilai α  ini konstan. Sebuah sisa reaktor alam sangat purba di Afrika Barat menunjukkan tingkat peluruhan yang sesuai dengan nilai α masa kini. Tapi saat para astrofisikawan ikut melongok ke pelbagai kuasar di luar galaksi, mereka mendapati nilai α yang mulai berubah. Dan setiap pengamatan memberikan level perubahan yang berbeda. Jadi belum diketahui tingkat pasti ketidakkonstanan si konstanta ini.

Diperkirakan saat semesta baru terbentuk, dan masih mayoritas diisi oleh radiasi, ekspansi semesta sangat cepat, dan nilai α  lebih tinggi. Kemudian saat semesta lebih stabil, mayoritas berisi materi, nilai α  agak menurun. Tapi kemudian, semesta mayoritas diisi oleh dark energy, dan ekspansi mulai lebih cepat lagi, sehingga nilai α  mulai berubah kembali.

Lucunya, kalau memang nilai α dipengaruhi ekspansi semesta, maka nilai α jadi berbeda di dalam galaksi di mana efek ekspansi tak begitu terasa akibat keseimbangan dengan gravitasi, dan di luar galaksi di mana efek ekspansi terasa lebih dari gravitasi.

Meanwhile, seperti banyak cerita lain, cerita yang ini juga belum selesai.

WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, adalah proyek bersama NASA dengan Princeton University. WMAP diluncurkan NASA pada bulan Juni 2001, ke posisinya sejuta mil dari bumi: empat kali lebih jauh daripada bulan. Tugasnya adalah merekam radiasi latar belakang kosmik (CBR), berupa gelompang pendek dari semua penjuru angkasa. CBR berasal dari kabut yang memenuhi semesta 380 ribu tahun setelah Big Bang. Selama setahun, WMAP merekam peta riak-riak CBR itu dengan ketepatan yang belum pernah
dicapai sebelumnya. Riak-riak pada radiasi itu menunjukkan blok superkluster.

Pada Februari 2003, NASA mengumumkan hasil rekaman WMAP. Dengan menganalisis riak-riak pada CBR, para ilmuwan menyimpulkan bahwa

• semesta berusia 13,7 miliar tahun
• semesta terus mengembang sampai menjadi kabut kembali
• 96% semesta terdiri atas materi gelap dan energi gelap
• bintang yang pertama terbentuk 200 juta tahun setelah Big Bang.

Bahkan hingga beberapa tahun sebelumnya, masih ada perdebatan di antara astronom: apakah semesta harus dimulai dengan Big Bang, tidak bisa dengan misalnya teori steady state ala Hoyle. WMAP memberikan detil lebih rinci tentang Big Bang, dan bahwa usia semesta adalah 13,7 miliar tahun, atau tiga kali lebih tua daripada bumi.

Ilmuwan juga terkejut bahwa bintang pertama terbentuk lebih cepat daripada yang diduga sebelumnya. Dan pasti juga terkejut bahwa hanya 4% isi semesta yang merupakan materi atau energi yang kita ketahui; sementara sisanya adalah “dark matter” dan “dark energy” yang tidak kita ketahui apa pun tentangnya.

“We live in an implausible, crazy universe,” kata astrofisikawan John Bahcall.