Sebuah tim peneliti dari Universitas Vermont (UVM) telah berhasil memecahkan misteri fisika kuantum yang berusia 90 tahun: osilator harmonik teredam. Temuan ini membuka jalan bagi pengembangan perangkat pengukuran terkecil dan paling presisi di dunia.
Osilator harmonik teredam adalah fenomena yang kita lihat sehari-hari, seperti senar gitar yang berhenti bergetar atau ayunan yang melambat. Namun, memahaminya dalam dunia kuantum, di mana hukum fisika berbeda, adalah tantangan besar.
Profesor Dennis Clougherty dan mahasiswanya, Nam Dinh, berhasil merumuskan kembali model klasik yang dirancang oleh Horace Lamb pada tahun 1900, dengan mempertimbangkan prinsip ketidakpastian Heisenberg yang fundamental dalam fisika kuantum. Prinsip ini menyatakan bahwa ada batasan seberapa akurat kita dapat mengetahui posisi dan momentum suatu partikel secara bersamaan.
Kesulitan utama dalam memodelkan osilator harmonik teredam secara kuantum adalah mempertahankan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Solusi yang ditemukan oleh tim UVM melibatkan pemahaman mendalam tentang interaksi atom dengan semua atom lain dalam benda padat. Mereka menggunakan transformasi Bogoliubov multimode untuk mendiagonalisasi Hamiltonian sistem, menghasilkan keadaan yang disebut "vakum terkompresi multimode." Ini memungkinkan mereka untuk menggambarkan perilaku osilasi atom secara akurat.
Implikasi dari penemuan ini sangat luas. Dengan memahami dan mengurangi ketidakpastian posisi atom, para ilmuwan dapat mengukur jarak kuantum dengan akurasi yang luar biasa. Ini membuka pintu bagi pengembangan teknologi sensor ultra-presisi, yang berpotensi merevolusi berbagai bidang, mulai dari metrologi hingga deteksi gelombang gravitasi.
Analoginya dengan detektor gelombang gravitasi, yang mampu mengukur perubahan jarak yang sangat kecil, menunjukkan potensi besar dari penelitian ini. Kemampuan untuk mengendalikan dan mengukur posisi atom dengan presisi ekstrem dapat mengarah pada inovasi teknologi yang tak terbayangkan sebelumnya. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Physical Review Research.
