5 Fakta Zeptosecond, Salah Satu Satuan Waktu Terkecil

06 Nov 2020, 18:06 WIB

Waktu. pixabay.com/endlesswatts

Waktu adalah fenomena alam yang misterius. Tak ada yang bisa menghentikannya atau memutarbalikannya, dan waktu akan tetap berjalan maju ke depan. Namun, rasa penasaran manusia yang tak terbendung membuatnya terus mencari tahu fenomena di balik waktu.

Salah satu eksperimen manusia terhadap waktu adalah untuk mengukur satuan waktu hingga ke detail terkecil, hingga lebih kecil daripada sepersekian detik! Sekarang, manusia pun berhasil mencatat pecahan waktu terkecil dalam sejarah sains, yaitu zeptosecond. Apa yang dunia tahu tentang zeptosecond?

1. Apa itu zeptosecond? Apakah ada yang lebih kecil dari zeptosecond?

Ilustrasi: Waktu. pixabay.com/geralt

Dilansir dari BBC, zeptosecond (zs) adalah unit waktu yang adalah sektiliun (10 pangkat -21) dari satu detik. Jika dijadikan angka biasa, satu zeptosecond adalah: 0,000000000000000000001 detik!

Apakah ada satuan waktu yang lebih kecil daripada zeptosecond? Ada, yaitu yoctosecond (ys) dan Waktu Planck (tP). Satu yoctosecond adalah septiliun (10 pangkat -24) dari satu detik atau 0,000000000000000000000001 detik!

Sementara, Waktu Planck yang adalah 10 pangkat -44 dari satu detik adalah hasil pembagian Panjang Planck yang amat kecil dengan kecepatan cahaya yang besar. Dengan kata lain, Waktu Planck adalah durasi tersingkat yang dicatat oleh bidang sains.

2. Zeptosecond terpendek yang dicatat peneliti Jerman

Logo Universitas Goethe di Frankfurt, Jerman. wikipedia.org

Dalam penelitian berjudul "Zeptosecond birth time delay in molecular photoionization" pada 16 Oktober 2020, para peneliti Jerman yang dipimpin oleh Goethe-Universität menguji waktu yang dibutuhkan partikel cahaya (foton) saat membelah molekul hidrogen.

Hasilnya, tercatat waktu yang dibutuhkan partikel foton tersebut adalah 247 zeptosecond, menjadikannya waktu tersingkat yang pernah dicatat dalam observasi sains sejarah umat manusia!

3. Bagaimana penelitian di Jerman tersebut berlangsung?

Peneliti mengoperasikan PETRA III. desy.de

Dilansir laman resmi Goethe-Universität, sebagai metode penelitian, para peneliti dari Goethe-Universität menembakkan sinar-x (x-ray) dari PETRA III di Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), pusat akselerator partikel di Hamburg.

Sinar-x tersebut diatur agar satu foton cukup untuk mengeluarkan kedua elektron dari molekul hidrogen. Di sini, elektron bertindak sebagai partikel dan gelombang secara bersamaan. Jadi, saat elektron pertama keluar dan menghasilkan gelombang, elektron kedua pun juga memperlihatkan hasil yang sama. Di satu sisi, sinar foton tersebut ibarat batu yang dilempar untuk memercikkan air.

Interaksi foton dan molekul hidrogen tersebut menghasilkan pola gelombang yang disebut pola interferensi.

"Setelah kami mengetahui orientasi spasial molekul hidrogen, kami menggunakan interferensi dua gelombang elektron untuk menghitung waktu foton mencapai yang atom hidrogen yang pertama dan kedua secara akurat," papar Sven Grundmann, salah satu kepala penelitian dari Goethe-Universität, dilansir oleh situs Phys.org.

4. Pengukuran pola interferensi zeptosecond dengan COLTRIMS

Ilustrasi percobaan zeptosecond di Jerman oleh Sven Grundmann. aktuelles.uni-frankfurt.de

Setelah mengetahui pola interferensi dari interaksi antara foton dan molekul hidrogen, para peneliti Jerman tersebut mengukurnya dengan mikroskop reaksi yang disebut Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy (COLTRIMS).

COLTRIMS adalah alat pendeteksi partikel dengan sensitivitas tinggi, sehingga dapat mengukur reaksi atomik dan kimiawi secepat kilat. Pada penelitian tersebut, COLTRIMS mampu merekam pola interferensi hingga posisi molekul hidrogen selama interaksi dengan partikel foton.

"Secara perdana, kami mengamati bahwa kelopak elektron dalam sebuah molekul tidak bereaksi terhadap rata-rata cahaya di waktu yang sama. Penundaan waktu terjadi karena informasi di dalam molekul menyebar dengan kecepatan cahaya. Dengan temuan ini kami telah memperluas aplikasi teknologi COLTRIMS," ujar Prof. Dr. Reinhard Dörner, salah satu rekan peneliti dari Goethe-Universität, dilansir ScienceDaily.

Hasilnya, waktu yang tercatat adalah 247 zs. Grundmann mengimbuhkan bahwa hal tersebut juga tergantung dari jarak antara dua atom dalam molekul hidrogen dari perspektif cahaya.

5. Penelitian di Jerman bukan yang pertama dalam merekam keajaiban zeptosecond dan pecahan waktu terkecil lainnya

Elektron keluar dari atom Helium. smithsonianmag.com

Sebelum waktu zeptosecond tersingkat tersebut dipaparkan oleh peneliti Jerman pada 2020, pada 2016, terdapat penelitian gabungan dari Jerman, Austria, dan Spanyol yang mencoba merekam waktu tersingkat pula. Namun, hasil yang didapatkan masih berbentuk attosecond.

Melalui penelitian berjudul "Attosecond correlation dynamics" yang dimuat dalam jurnal "Nature Physics" edisi Maret 2017, para peneliti tersebut menembakkan sinar laser ultraviolet (UV) pada atom helium. Hasilnya, waktu tercatat hingga 850 zs!

Sekitar 2 dekade sebelumnya, seorang ilmuwan asal Mesir, Prof. Ahmed Zewail, memenangkan penghargaan Nobel Kimia pada 1999 atas penemuan salah satu unit waktu terkecil, femtosecond, yang adalah kuadriliun (10 pangkat 15) dari satu detik, atau 0,000000000000001 detik!

Dalam penelitiannya yang berjudul "Femtochemistry: Atomic‐Scale Dynamics of the Chemical Bond Using Ultrafast Lasers", Zewail menembakkan laser yang ultra cepat dan mengukur waktu pemecahan dan pembentukan reaksi kimia dalam sekejap mata.