Apa yang membuat atom berperilaku seperti misteri? Bagaimana ilmuwan bisa memahami struktur terkecil dari alam semesta? Apa peran mekanika kuantum dalam menjawab pertanyaan ini?

Mediahariini.com – Mekanika kuantum, sebuah cabang ilmu fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom, telah menjadi fondasi bagi banyak penemuan teknologi modern. Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian dan prinsip dasar model atom mekanika kuantum, serta bagaimana konsep-konsep ini mampu menjelaskan perilaku partikel-partikel kecil yang seringkali bertentangan dengan logika manusia.

Model atom mekanika kuantum lahir sebagai jawaban atas pertanyaan-pertanyaan yang tidak dapat dijelaskan oleh model-model sebelumnya. Menurut laman umsu.ac.id, teori atom kuantum adalah cara berpikir dan alat matematik yang digunakan untuk memahami bagaimana atom dan partikel-partikel kecil berperilaku, dengan dasar prinsip-prinsip mekanika kuantum. “Konsep ini membantu melahirkan bidang baru komputasi kuantum seperti Algoritma Shor yang berbasis faktorisasi prima,” ujar Agung Budiyono Ph.D., dosen peneliti di Pusat Penelitian Nanosains dan Nanoteknologi ITB (LPPM ITB, 4 November 2022).

Pada awal abad ke-20, eksperimen seperti sinar katode dan hamburan partikel alfa oleh Ernest Rutherford menunjukkan bahwa atom terdiri dari inti padat yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron. Namun, model ini tidak mampu menjelaskan bagaimana atom tetap stabil dan berperilaku spektrum atom. Pada tahun 1913, Niels Bohr mengembangkan model atom yang menghubungkan ide-ide kuantum dengan mekanika klasik. Ia mengatakan bahwa elektron berada pada orbit tertentu dengan tingkat energi tertentu. Meskipun model ini menjelaskan spektrum atom hidrogen, ia masih gagal untuk menjelaskan atom yang lebih kompleks.

Perkembangan model atom dari Bohr ke mekanika kuantum

Pada tahun 1926, Erwin Schrödinger menciptakan persamaan gelombang yang menjadi dasar teori atom kuantum modern. Persamaan ini menggambarkan bagaimana fungsi gelombang partikel subatomik berubah seiring waktu. Ini memungkinkan fisikawan untuk menghitung dan memprediksi perilaku partikel di tingkat atom. Sementara itu, pada tahun 1927, Werner Heisenberg mengemukakan prinsip ketidakpastian yang menyatakan bahwa kita tidak dapat mengukur posisi dan momentum partikel secara bersamaan dengan akurasi tinggi. Ini menunjukkan bahwa ada unsur probabilitas dalam mekanika kuantum.

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg dalam konteks partikel subatomik

Kemajuan dalam mekanika kuantum juga didorong oleh kontribusi Max Born dan Wolfgang Pauli dalam formulasi matematis dan interpretasi teori ini menggunakan konsep fungsi gelombang dan bilangan kuantum. Teori atom kuantum terus berkembang, dengan konsep-konsep seperti prinsip eksklusi Pauli, teori medan kuantum, dan kekekalan simetri menjadi elemen penting dalam pengembangan teori atom kuantum yang lebih lengkap.

Konsep superposisi dalam mekanika kuantum

Dalam konteks kelebihan dan kekurangan, model atom mekanika kuantum memiliki kemampuan untuk mengetahui kebolehjadian menemukan elektron (orbital), posisi elektron yang sedang mengorbit, serta mengukur perpindahan energi eksitasi dan emisinya. Namun, model ini juga memiliki kekurangan, seperti kesulitan dalam menjelaskan sifat atom dan molekul yang berelektron lebih dari satu.

Gambaran orbital elektron dalam model atom kuantum

Penutup

Mekanika kuantum tidak hanya menjadi fondasi bagi pemahaman kita tentang struktur atom, tetapi juga mendorong perkembangan teknologi kuantum yang revolusioner. Dari komputasi kuantum hingga kriptografi kuantum, prinsip-prinsip dasar ini membuka jalan menuju inovasi yang belum pernah terbayangkan sebelumnya.

Daftar Sumber Resmi/Kutipan:
Agung Budiyono Ph.D. (Dosen Peneliti, Institusi: Pusat Penelitian Nanosains dan Nanoteknologi ITB) – LPPM ITB – 4 November 2022
laman umsu.ac.id (Sumber Informasi Akademis) – 2022
Hanifa Juliana (Reporter, Institusi: Perencanaan Wilayah dan Kota) – 2020

Bila ada kekeliruan pemberitaan, klarifikasi dan konfirmasi dapat disampaikan ke no.WA: Contact: +6285136056172 (an.Frontdesk MediaHariIni.com) atau klik link ini untuk pesan langsung https://mediahariini.com/wa