Fotografi Pertama dalam Penampakan Sifat Gelombang dan Sifat Partikel Cahaya

TEROBOSAN BARU MEKANIKA KUANTUM: FOTOGRAFI PERTAMA PENAMPAKAN SIFAT GELOMBANG DAN SIFAT PARTIKEL CAHAYA SECARA BERSAMAAN!

Bahwa cahaya berperilaku sebagai sebuah gelombang sekaligus berperilaku sebagai sebuah partikel merupakan sifat unik yang dimiliki oleh cahaya atau gelombang elektromagnetik. Sifat ini dikenal dengan istilah dualisme gelombang-partikel. Sejak diketahuinya sifat dualisme tersebut secara teoritis, para ilmuwan telah berusaha untuk dapat mengamati secara langsung kedua sifat tersebut secara bersamaan. Namun hingga sejauh ini, upaya tersebut belum berhasil.

Tetapi, baru-baru ini, ilmuwan yang tergabung di EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) untuk pertama kalinya, akhirnya berhasil menangkap rekaman foto yang menggambarkan sifat dualisme cahaya tersebut.

Dalam mekanika kuantum, kita telah lama mengetahui bahwa cahaya memiliki sifat partikel sekaligus bersifat sebagai gelombang. Selama ini, kedua sifat tersebut hanya dapat muncul secara sendiri-sendiri. Tidak pernah ada hasil eksperimen yang dapat “memaksa” cahaya untuk menampakkan sifat gelombangnya bersamaan dengan penampakan sifat partikelnya. Namun demikian, melalui pendekatan eksperimen yang berbeda dengan eksperimen yang telah banyak dilakukan oleh fisikawan yang mencoba menyingkap sifat dualisme gelombang-partikel cahaya secara bersamaan, kelompok ilmuwan fisika di EPFL baru-baru ini telah berhasil memperoleh gambar citra (foto) yang menunjukkan kemunculan kedua sifat cahaya tersebut secara bersamaan. Hasil eksperimen ini dipublikasikan di Jurnal Nature Communcations edisi 2 Maret 2015.

Ketika cahaya ultraviolet mengenai permukaan sebuah logam, maka cahaya ultraviolet ini akan menyebabkan terjadinya pemancaran elektron. Pada tahun 1904, Einstein berhasil menjelaskan fenomena ini, yang disebut dengan gejala “efek fotolistrik”, berdasarkan gagasan yang telah dikemukakan oleh Max Planck sebelumnya (pada tahun 1900, Max Planck secara revolusioner mengajukan sebuah ide bahwa radiasi dapat dipancarkan dalam bentuk butir-butir energi yang disebut kuanta). Dalam penjelasannya, Einstein menganggap bahwa cahaya ultraviolet itu, meskipun merupakan sebuah gelombang elektromagnetik, dapat dianggap sebagai aliran berkas-berkas partikel. Sejak saat itu, meskipun telah banyak eksperimen yang dilakukan dan berhasil mengamati sifat partikel dan sifat gelombang dari cahaya, tak satu pun eksperimen tersebut yang dapat mengamati kedua sifat ini muncul secara bersamaan pada satu waktu. 

Tim ilmuwan di EPFL lalu menggunakan pendekatan baru dalam melakukan eksperimen tentang fenomena klasik ini. Tim yang dipimpin oleh Fabrizio Carbone ini melakukan sebuah rekayasa yang cerdik dalam eksperimen yang mereka lakukan, yaitu menggunakan elektron untuk menghasilkan citra cahaya. Dengan pendekatan eksperimen seperti ini, para peneliti di kelompok tersebut, akhirnya telah menangkap, untuk pertama kalinya, sebuah hasil foto tunggal yang menunjukkan perilaku cahaya sebagai gelombang bersamaan dengan perilaku cahaya sebagai aliran berkas-berkas partikel