Apa itu Mekanika Kuantum?

Pengertian mekanika kuantum

Mekanika kuantum lahir ketika seorang fisikawan asal Jerman bernama Max Karl Ernst Ludwig Planck yang melakukan percobaan tentang radiasi benda hitam. Benda hitam bukanlah benda apa saja yang berwarna hitam, melainkan benda yang menyerap seluruh radiasi yang mengenainya.

Dalam percobaan tersebut, Max Planck menemukan sesuatu yang mengejutkan. Dilansir dari The Nobel Prize, Max Planck menemukan bahwa radiasi terdiri dari kuanta dengan energi spesifik yang ditentukan oleh konstanta fundamental baru.

Konstanta tersebut kemudian diberi nama dengan konstanta planck (h) dengan nilai 6,62607 x 10^-34 joule. Nilai konstanta Planck adalah jumlah energi yang dibawa oleh satu paket energi diskrit dengan frekuensi gelombang tertentu.

Jika fisika klasik pada saat itu menganggap radiasi merupakan energi kontinu yang bisa dibagi. Teori Kuanta milik Planck memandang radiasi memiliki sifat diskrit. Artinya, terdapat unit dasar energi yang tidak kontinu dan tidak dapat dibagi lagi (paket-paket energi).

Karena penemuannya tersebut, Max Planck dihadiahi Nobel Fisika pada tahun 1918. Dari penemuan Planck juga lahirlah mekanika kuantum yang mempelajari alam semesta dalam skala yang sangat kecil.

Mekanika kuantum menjelaskan tentang sifat dan perilaku alam semesta dari sudut pandang atom, subpartikel atom, ataupun partikel dasar (misalnya quark dan neutrino).

Dilansir dari Encyclopedia Britannica, mekanika kuantum dapat menjelaskan interaksi partikel, radiasi elektromagnetik, perilaku materi, bahkan sifat konstituen dari suatu molekul yang sangat kecil. Sehingga, mekanika kuantum kerap disebut sebagai ilmu fisika kecil.

Dilansir dari New Scientist, penemuan Planck kemudian diimplikasi ke dunia nyata secara cepat oleh ilmuan lainnya seperti Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, dan masih banyak lagi.

Lima tahun setelah penemuan Planck, Einstein merealisasikan konsep dalam penemuan tersebut dalam efek fotolistrik. Efek fotolistrik yang melihat cahaya sebagai partikel tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik.

Berdasarkan mekanika kuantum, Einstein menjelaskan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket energi (disebut sebagai foton) dengan frekuensi tertentu. Efek fotolistrik juga menjelaskan bahwa logam dapat menyerap foton atau tidak bergantung frekuensi ambangnya.

Penemuan efek fotolistrik tersebut membuat Einstein mendapatkan Nobel di bidang Fisika pada tahun 1921.

Perkembangan mekanika kuantum

Ilmuan selanjutnya yang merealisasikan konsep kuanta Planck dan menyumbang kemajuan besar dalam mekanika kuantum adalah Niels Bohr. Teori kuanta Planck membantu menjelaskan spektrum atom, bagaimana atom memancarkan radiasi yang tetap, dan bagaimana elektron tidak sampai jatuh ke inti atom.

Hal tersebut melahirkan teori atom yang melandasi banyak teknologi moder, yaitu Teori Atom Mekanika Kuantum atau dikenal juga dengan nama Teori Atom Niels Bohr.

Mekanika kuantum terus berkembang melahirkan banyak konsep fisika. Misalnya, radiasi sinar-X, hipotesis de Broglie, mekanika gelombang, persamaan Schrodinger, spektroskopi atom, dan masih banyak lagi.