APA JADAH FIZIK KUANTUM NI? BAHAGIAN 2

(Tautan ke Bahagian 3)
http://hasnulsaidon.blogspot.com/2012/03/apa-jadah-kuantum-fizik-ni-bahagian-3.html?m=0

Louis de Broglie menyatakan bahawa zarah-zarah halus seperti elektron, proton (bukan saga), dan neutron bersifat 'benda gelombang' sekaligus. Benda pun dia, gelombang pun dia.

Phuhhhh....boleh pening ni. Sabor, banyakkan berselawat.

Broglie kata, semua benda yang bergerak boleh digambarkan sebagai 'gelombang tenaga'. Dalam kata lain, semua benda bergerak boleh dibaca sebagai cahaya.

Einstein pula sahut. Dia menyatakan bahawa benda dan tenaga adalah perkara yang sama. Kedua-duanya dikaitkan oleh satu keadaan berterusan (istiqamah). Dalam bahasa sainsnya, constant. Constant ini adalah kelajuan cahaya. Einstein mengatakan bahawa 
E=mc ganda dua. E adalah tenaga, m adalah isipadu benda dan c adalah kelajuan cahaya. Ini bahasa fizik, memang susah nak faham.

Dalam bahasa manusia yang dapat E untuk fizik masa SPM dulu: 

Semua benda berjasad adalah tenaga. Tenaga adalah benda berjasad. Kedua-dua tenaga dan benda boleh digambarkan sebagai gelombang.

Kita tinggalkan Einstein dengan rambut peliknya. Ada seorang lagi geek yang perlu kita tekuni. Nama dia Max Planck. Dia ni telah menunjukkan bahawa gelombang elektromagnet mestilah di'kuantaiz' (quantized). Sinilah benih istilah kuantum. Dalam kata lain, ia mestilah hadir dalam bentuk paket-paket tenaga terhijab yang ditaut oleh constant tadi. Kalau ikut interpretasi Planck, cahaya dan atom, kedua-duanya berinteraksi dalam bentuk paket tenaga (bertahap-tahap), bukannya berkesinambungan tak terputus (continuous). Interpretasi Planck tentang asas kepada penerusan alam semesta ini dipanggil Planck's constant.

Einstein ambil ide Planck ni. Macam bomoh, dia hidupkan kembali teori cahaya bersifat partikel (benda) oleh Newton. Dia kata, cahaya adalah paket-paket kecil tenaga yang dipanggil 'quanta'/kuanta. Kuanta ni bertindak seperti partikel (zarah halus). Ia boleh dikesan dengan menggunakan sejenis alat yang dipanggil phototube (bukan sepupu photoshop ya). Partikel berinteraksi dengan kandungan bahan dalam phototube sebagai paket-paket tenaga tunggal yang terhijab (terlindung). Ia dipanggil photoelectric effect. Terseliuh lidah tempoyak lagi. Susah.

Disenangkan cerita, interpretasi Einstein dan Planck meletakkan cahaya sebagai benda berjasad (partikel - zarah halus). Benda berjasad adalah cahaya.

Kalau macam tu, kita yang berjasad ni - cahaya la!

Semua benda berjasad adalah tenaga. Tenaga adalah benda berjasad yang hadir dalam bentuk gelombang. Gelombang adalah cahaya. Kita adalah cahaya yang hadir dalam bentuk gelombang tenaga. 

Pening?

Bagus la tu. Tu maknanya kita ni manusia normal. 

Tinggalkan Planck, sebelum kita lebih pening dan nak PELANKkung dia pulak.

Kita tinjau kerja Neils Bohr. Dia membina satu model untuk atom berdasarkan interpretasi di atas. Model dia ni la kita selalu lihat masa belajar sains di sekolah menengah dulu (itupun kalau cikgu sains di sekolah tu rajin buat kerja tak ikut hukum kerja gomen). 

Modelnya mengingatkan kita pada putaran bulan sekeliling bumi, atau bumi dan lain-lain planet berputar sekeliling matahari dalam orbit yang tersendiri. Dalam model ini, jelas ada nukleus di tengah, manakala elektron bertawaf sekelilingnya. Kita juga nampak model ni di Mekah, antara lautan manusia yang bertawaf sekeliling Ka'abah di tengah. 

Dalam bahasa sains, model ni susah sikit nak dihurai. Cuba kita tekuni juga. Apabila setiap 'kuantum' cahaya tunggal dan terlindung ini terkena pada sesuatu objek, bahagian elektron yang paling luar akan menjadi 'teruja giler'. Dalam bahasa rock, elektron ni naik syih, atau stim. 

Keterujaan elektron ini menyebabkannya membuat 'lompatan kuantum' atau yang biasa kita dengar sebagai 'quantum leaps.' Lompatan kuantum maksudnya adalah keterujaan elektron untuk bergetar lebih dari kadar tenaga normal kepada kadar atau keadaan yang lebih 'teruja'. Sejurus selepas tu, elektron yang teruja ini akan kembali 'sejuk'. Ia akan mengeluarkan satu kuantum cahaya tunggal. Kuanta-kuanta ini memiliki jumlah tenaga yang boleh dikira/sukat dan terlindung (dihijab).

Disebabkan oleh kerja insan-insan pandai sains di atas ini, sekali lagi, teori cahaya sebagai partikel (Newton) kembali menjadi dominan. 

Istilah kuanta kemudiannya diganti dengan 'photons'. Photon menjadi suatu bahasa atau deskripsi tentang cahaya. 


Disimpulkan:
Cahaya ada dua sifat serentak - benda berjasad (partikel) dan gelombang. Kekadang ia bersifat gelombang (eksperimen Young), kekadang bersifat partikel (model atom oleh Bohr).


Pening? Selamat datang ke dunia fizik kuantum.


(Bersambung).

Baca juga
http://hasnulsaidon.blogspot.com/2011/09/happy-inter-dependence-and-birth.html