mekanika statistik kumpul revisi fix

7/26/2019 Mekanika Statistik Kumpul Revisi Fix

1/36

MEKANIKA STATISTIK

ANALISIS HUBUNGAN KONDESAT BOSE EINSTEIN DENGAN SUPER

FOTON SEBAGAI SUMBER CAHAYA BARU

DISUSUN OLEH:

ANNISA ULFAH (15175003)

JULLY ERMISA (15175020)

DOSEN :

D! H! AHMAD FAU"I# M!S$

D! RAMLI# M!S$

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN FISIKA

UNI%ERSITAS NEGERI PADANG

201&

1


2/36

1

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ................................................................................................. i

ABSTRAK..................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR..................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1

A. Latar Belakang ............................................................................ 1

B. Rumusan asala!....................................................................... "

#. Tu$uan Penulisan

.........................................................................................

.........................................................................................

"

D. an%aat Penulisan....................................................................... &

BAB II KA'IAN TE(RI

A. Gas B)se...................................................................................... *

B. Statistik B)se Einstein................................................................ +

#. K)n,ensasi B)se Einstein

..........................................................................................

..........................................................................................

-

D. Suer F)t)n................................................................................. 1/

BAB III PEBAHASAN

A. Pr)ses Peru0a!an F)t)n men$a,i Suer F)t)n se0agai Sum0er #a!aa

Baru menggunakanLaser Cooling.............................................. "1

B. Analisis Hu0ungan K)n,esat B)se Einstein ,engan Suer F)t)n

2Se0agai Sum0er #a!aa Baru3 menggunakan Statistik B)se Einstein

..................................................................................................... "&

BAB I4 PENUTUP

A. Kesimulan ................................................................................. &5

B. Saran ........................................................................................... &1

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... &"


3/36

2

ABSTRAK

A''$ U*+, (15175003)# J-**. E/$ (15175020)

Statistika B)se6Einstein menentukan ,istri0usi statistik 0agi 0)s)n a,a

0er0agai tingkat energi ,i ,alam kesetim0angn termal. Distri0usi statistik untukboson0erlaku a,a suatu sistem ang m)mentum su,utna meruakan keliatan

0ilangan 0ulat ,arih / 2

,an $uga ti,ak memenu!i larangan Pauli.Sala! satu

alikasi Statistika B)se Einstein a,ala! k)n,ensasi B)se Einstein ang

meng!asilkan B)se Einstein #)n,ensate.B)se6Einstein k)n,ensata,ala! se0ua!

7ara untuk mengumulkan artikel 80)s)n8 ,i tingkat 8energi8 teren,a!9 !al ini

,aat ,ilakukan ,engan en,inginan material ,i 0a:a! su!u kritisna. B)se6

Einstein k)n,esat ,aat ter$a,i $ika memenu!i sarat massa 0era,a ,i ,aera!

BE#9 ,an $umla! %)t)n teta. Namun9 %)t)n ti,ak memiliki massa 0era,a ,i

,aera! BE# ,an $umla! %)t)n 0er0e,a ,ise0a0kan %)t)n ang tererangka !ana

akan ,isera )le! aaun 0a!an erangka; itu se0a0na ara ilmu:an ti,ak 0isa

mem0uat BE# ,engan men,inginkan se0ua! %)t)n ,alam k)tak !itam 0iasa.

Permasala!an ,i atas ,iatasi )le! tim ,i Uni


4/36


5/36

4

BAB I

PENDAHULUAN

A!L B4*' M*,

K)n,ensasi B)se6Einstein ini ertama kali ,ire,iksi )le! S.4'N, B4 ,an A*4 E$'4$' a,a ta!un 1"*1"+. B)se ertama kali

mengirimkan se0ua! surat kea,a Einstein tentang kuantum statistik ,ari kuanta

7a!aa 2ang sekarang ,ise0ut %)t)n3. Einstein terkesan ,engan artikel terse0ut9

,an mengu0a!na ,ari 0a!asa Inggris ke 0a!asa 'erman ,an ,i6submit kem0ali

untuk B)se kea,a $urnal Ceits7!ri%t %r P!sik9 ang kemu,ian 0er!asil

teru0likasi. Selan$utna9 Einstein mengem0angkan i,e B)se untuk artikel

materi ,alam ,ua artikel lainna.

Setela! tu$u! ulu! ta!un kemu,ian9 k)n,ensasi B)se6Einstein ,i!asilkan

ertama kalina )le! E$8 C'4** ,an C* 9$4/' a,a ta!un 1+ ,ari

Uni


6/36

2

ilmu:an mela)rkan enemuan mereka ini ,alam $urnal Nature. Dengan

men,inginkan at)m6at)m Ru0i,ium se7ara men,alam ,an

mengk)nsentrasikanna ,alam $umla! ang 7uku ,i ,alam ruang a,at9

men,a,ak at)m6at)m ini men$a,i sulit ,i0e,akan. ereka 0ererilaku seerti

artikel suer tunggal ang 0esar. Fisika:an mene0utna se0agai k)n,ensat

B)se6Einstein.

Untuk artikel 7a!aa9 atau %)t)n9 ini $uga semestina 0eker$a. Namun9

gagasan ini meng!a,ai masala! men,asar. Ketika %)t)n men,ingin9 mereka

lantas meng!ilang. Se!ingga9 keli!atanna musta!il men,inginkan 7a!aa ,engan

sekaligus mengk)nsentrasikanna a,a :aktu ang sama. Namun9 ara a!li %isika

B)nn9 'an Kl=rs9 'ulian S7!mitt9 Dr Frank 4e:inger9 ,an Pr)%es)r Dr artin

>eit? tela! 0er!asil melakukan !al ini ang ,iangga se0agai enemuan ang

ter0aru. Ber,asarkan !al terse0ut enulis tertarik untuk mem0a!as mengenai

!u0ungan k)n,esat B)se Einstein ,engan suer %)t)n se0agai sum0er 7a!aa

0aru.

B! R-/-' M*,

Ber,asarkan latar 0elakang ang tela! ,ikemukakan9 maka rumusan masala!

,ari makala! ini a,ala!

1. Aa ang ,imaksu, ,engan gas B)se

". Aa ang ,imaksu, statistik B)se6Einstein

&. Aa ang ,imaksu, k)n,esat B)se6Einstein

*. Aa ang ,imaksu, suer %)t)n

+. Bagaimana !u0ungan k)n,esat 0)se einstein ,engan suer %)t)n 2se0agai

sum0er 7a!aa 0aru3 menggunakan statistik B)se Einstein

C! T--' P4'-*$'Ber,asarkan rumusan masala! ang tela! ,ikemukakan9 maka tu$uan enulisan

,ari makala! ini a,ala!

1. Untuk mengeta!ui engertian gas B)se.

". Untuk mengeta!ui statistik B)se6Einstein

&. Untuk mengeta!ui k)n,esat B)se Einstein

*. Untuk mengeta!ui suer %)t)n

+. Untuk men$elaskan !u0ungan k)n,esat 0)se einstein ,engan suer %)t)n

se0agai sum0er 7a!aa 0aru


7/36

3

D! M'+ P4'-*$'

A,aun man%aat ,alam em0uatan makala! ini a,ala!

1. Daat ,i$a,ikan sum0er re%erensi 0agi em0a7a

". Daat mem0antu mema!ami tentang !u0ungan k)n,esat 0)se einstein

,engan suer %)t)n se0agai sum0er 7a!aa 0aru.

BAB II

KAJIAN TEORI

A! G B4

B)s)n a,ala! ?ara! 0ersin 0ulat se!ingga ti,ak mematu!i asas larangan

Pauli se!ingga satu tingkat energi ,aat ,itemati )le! sistem ,alam $umla!

0eraa un; se$umla! 0esar ?ara! 0)s)n ,aat menemati kea,aan ang sama

a,a saat ang sama ula. #)nt)! ,ari B)s)n itu sen,iri a,ala! at)m Helium6*9

at)m S),ium6"&9 F)t)n9 ang menenga!i gaa elektr)magnetik9 glu)n9 0)s)n


8/36

4

Higgs9 F)n)n9 Nulei ,engan sin 8integer89 0)s)n > ,an C9 ang menenga!i gaa

nuklir lema!.

Si%at Dasar B)s)n Si%at sistem su0 at)mik ang ti,ak ,aat ,i0e,akan ,aat

,ia!ami ,ari k)nse gel)m0ang sistem. Pan$ang gel)m0ang ,e Br)glie sistem6

sistem terse0ut memenu!i ,engan m massa sistem ,an la$u sistem. Karena m

untuk sistem su0 at)mik sangat ke7il maka an$ang gel)m0ang 7uku 0esar.

Pan$ang gel)m0ang ang 0esar mene0a0kan %ungsi gel)m0ang ,ua sistem ang

0er,ekatan men$a,i tumang tin,i!. Kalau ,ua %ungsi gel)m0ang tumang

tin,i!9 maka kita ti,ak ,aat lagi mem0e,akan ,ua sistem ang memiliki %ungsi6

%ungsi gel)m0ang terse0ut. K)n,isi se0alikna ,i$umai a,a sistem klasik

seerti m)lekul6m)lekul gas. assa sistem sangat 0esar se!ingga an$ang

gel)m0ang sangat ke7il. Aki0atna ti,ak ter$a,i tumang tin,i! %ungsi gel)m0ang

sistem6sistem terse0ut9 se!ingga se7ara rinsi sistem6sistem terse0ut ,aat

,i0e,akan. Pa,a su!u ang sangat tinggi sistem su0 at)mik ,aat 0ererilaku

seerti sistem klasik. Pa,a su!u ang sangat tinggi ke7eatan sistem sangat

0esar se!ingga an$ang gel)m0angna sangat ke7il. Aki0atna9 tumang

tin,i! gel)m0ang sistem6sistem men$a,i !ilang ,an sistem men$a,i ter0e,akan.'ika m)lekul gas ang ,i0i7arakan memiliki m)mentum su,ut ,alam satuan

h / 2 maka gas terse0ut ,ikateg)rikan se0agai 0)s)n ,an memenu!i aturan

statistik B)se6Einstein. (le! karena setia kea,aan ang ,ii?inkan 0era,a ,alam


9/36

5

( ) ( )

3 / 2 1/ 2

3

2 2m d V g d

h

=

2"3

,imana

( )g

menatakan raat kea,aan.

'umla! m)lekul ang memiliki energi ,alam inter


10/36

6

a. Partikel artikel a,ala! i,entik 2ti,ak ,aat ,i0e,akan3 karena setia

ertukaran artikel ti,ak meng!asilkan kea,aan 0aru.

0. Berlaku untuk artikel artikel 0)s)n aitu semua artikel ang

memiliki %ungsi gel)m0ang simetrik.

7. Ti,ak memenu!i larangan Pauli 2,i ,alam satu at)m9 ti,ak 0)le! a,a "

elektr)n ang memunai ke6* 0ilangan kuantum ang sama3

,. Ti,ak a,a 0atasan $umla! untuk menemati satu kea,aan.

e. Tun,uk a,a %isika kuantum

et),e er!itungan ,istri0usi energi ,engan eluang ter0esar ,alam se0ua!

assem0l untuk artikel i,entik seerti !alna 0)s)n sama ,engan ang tela!

,ilakukan untuk assem0l klasik. K)n%igurasi assem0l teta ,itan,ai ,engan ita

energi s9 mengan,ung gs kea,aan ,engan selang energi antara

,and +

9

mengan,ungsn

sistem. Pem0atasan teta ,ilakukan a,a $umla! sistem ang

,itematkans

n

,alam kaitanna ,engan energi t)tal$,an $umla! t)tal sistem#

melalui !u0ungan

s s

s

n $ = ss

n #=

2+3

Kea,aan ang akan !itung a,ala! $umla! susunan ang 0er0e,a ,ari sistem

aa0ila ,ise0ar ,alam tingkatan energi. (le! karena sistemna ti,ak ,aat

,i0e,akan maka ertukaran ,ua sistem ti,ak akan meng!asilkan susunan ang

0aru.

isalkan ter,aats

g

kea,aan ,ari itas

ang ,itun$ukkan ,engan k)tak

,alam gam0ar. Se$umla!s

n

sistem ,aat ,isusun atau ,ise0ar ,iataras

g

kea,aan.

'ika engisian ,imulai ,ari kiri. 'ika a,a sisi aling kiri ,itematkan se0ua!

sistem9 maka a,a sisi selan$utna ter,aat

( )sg 1kea,aan. Banakna 7ara


11/36

7

memili! sistem a,ala!

( )s sg 1 n + . Dan 0anakna 7ara menematkan

sn

sistem ,iantara

( )sg 1kea,aan estela kea,aan ertama a,ala!

( )s sg 1 n + .

'a,i 0anakna 7ara menematkansn

sistem ,iantarasg

kea,aan a,ala!

( )s s sg g 1 n + 2@3

Ingat 0a!:a sistemna tak ter0e,akan9 se!ingga 0anakna susunan ang

0er0e,as

%

,ari sistem ,engan $umla! itasa,ala!

( )s s ss

s s

g g 1 n &%

g & n &

+ =

2/3

Penusunan sistem ,alam suatu ita tak 0ergantung a,a enusunan sistem

lain ,alam ita ang lain. Tetai kita ,aat menatukan susunan6susunan terse0ut

untuk mem0entuk assem0l9 ,engan 0)0)t ' ang k)n%iguarasina meruakan

erkalian $umla! susunan 0er0e,a ,ari masing6masing sistem. 'a,i

s

s

' %=

( )[ ]( )

+=

s ss

ss

ng

ng

II1

I1

2-3

Seerti !alna ,alam statistik aJ:ell6B)l?mann9 k)n%igurasi ,engan

eluang ter0esar ,aat ,itentukan ,engan men7ari nilaisn

ang mem0erikan nilai

maksimum untuk '. Hal ini ,aat ,ilakukan ,engan menggunakan met),e

engali tak tentu Lagrange


12/36

8

s s

s s

log'dn "

n

+ + =

23

(le! karena a,a nilai maksimum ersamaan ,i atas teta 0erlaku untuk

semua nilaisdn

ang ke7il9 maka nilai ang a,a ,alam tan,a kurung !arus sama

,engan n)l untuk setia !argas

. 'a,i

s

s

log' "n

+ + =

2153

Kita asumsikan 0a!:a niliasg &

,ansn &

7uku 0esar untuk memungkinkan

kita menggunakan en,ekatan Striling9 se!ingga

log'

,aat ,itulis

( ) ( ) ( ) ( )

s

s

s s s s s s s s

s

log ' log %

g 1 n log g 1 n g 1 log g 1 n log n

=

= + +

2113

Dari ersamaan ,i atas ,ier)le!

( )s s ss

log'log g 1 n log n

n

= +

21"3

(le! karenasg

,ans

n

$au! le0i! 0esar ,ari a,a satu9 maka

s s

s s

g nlog' logn n

+ = 21&3

Su0stitusi ersamaan *./ ke ,alam ersamaan *.+ ,ier)le!

s ss

s

g nlog "

n

++ + =

21*3


13/36

9

( )ss

s

ge 1

n

+=

21+3

'a,i

( )( )s

s

s

gn

exp 1 =

+

21@3

,imana

1 / k=

se7ara umum ersamaan ,i atas ,ikenal ,engan ,istri0usi B)se6Einstein

untuk assem0l 0)s)n.

C! K'4$ B4 E$'4$'

K)n,ensasi B)se6Einstein ini !ana ,aat ,i$umai untuk artikel6artikel

0)s)n9 akni artikel6artikel ang memenu!i statistika B)se6Einstein9 tetai

ti,ak memenu!i rinsi ekslusi Pauli. Hal ini ,ise0a0kan )le! a,ana e%ek

mekanika kuantum. Ketika su!u suatu material men,ekati su!u a0s)lut n)l

,era$a, Kel


14/36

10

%ermi)n 0ererilaku seerti se0ua! 0)s)n. Hal ini ,ise0a0kan sin ,ari ,ua

artikel %ermi)n terse0ut ,aat saling meng!auskan $ika saling 0erla:anan ara!

9 9 M 9 atau 0ertam0a! $ika ara!na sama 9 . Ke,ua kasus ini akan

meng!asilakn se0ua! artikel 0)s)n. Namun ,emikian9 suatu kea,aan terikat ,ari

,ua 0ua! artikel 0)s)n tetala! men$a,i 0)s)n9 karena 0ilangan 0ulat $ika

,itam0a! atau ,ikurangkan akan meng!asilkan 0ilangan 0ulat. enurut rinsi

eksklusi Pauli9 artikel6artikel %ermi)n ti,ak 0)le! menemati ruang ang sama

2,engan 0ilangan kuantum ang ersis sama39 se,angkan artikel 0)s)n ,aat

menemati ruang ang sama. Dengan ,emikian9 ,ua 0ua! elektr)n ,engan ara!

sin ang sama ti,ak ,aat ,itematkan 0er,ekatan9 se,angkan ,ua artikel 0)s)n

,aat saling )alauun9 teman An,a tak terli!at

,engan $elas 2!ana keli!atan seerti titik39 An,a akin titikO itu a,ala! teman

An,a 2karena !ana a,a satu )rang ang 0era,a ,i kaki 0ukit3. Tetai9 $ika

kemu,ian engun$ung semakin 0anak 0era,a ,i kaki 0ukit9 maka An,a ti,ak

akan ,aat lagi mem0e,akan antara teman An,a ,an engun$ung lainna.

K)n,ensasi B)se6Einstein $uga ,aat ,iilustrasikan ,engan er!itungan eluang

se,er!ana. Semisal ter,aat ,ua artikel ang akan ,itematkan ,alam ,ua ruang2li!at Gam0ar 13.

Gam0ar 1 ,ua 0ua! artikel 2:arna mera! ,an !i$au3 ang ,imasukkan ,alam

se0ua! ruang ang ,isekat 2ersegi an$ang :arna 0iru3.


15/36

11

Dimisalkan ke,ua artikel terse0ut meruakan ,ua artikel %ermi)n. A,a

0eraa 7ara untuk memasukkan ke,ua artikel ke ,alam ,ua temat Karena

artikel ang sama ti,ak 0)le! meneati ruang ang sama9 maka ter,aat emat

2*3 7ara untuk memasukkan ke,ua artikel ,alam ,ua temat ,i atas 2li!at

Gam0ar "3.

Gam0ar " Emat 7ara untuk menematkan ,ua 0ua! artikel %ermi)n ke

,alam ,ua ruang.

enurut )stulat %isika statistik9 ,alam kea,aan setim0ang9 eluang ter$a,ina

sala! satu kea,aan 2,ari keemat kea,aan3 terse0ut a,ala! sama9 aitu 1*9 atau

ter,aat eluang se0esar "+ sala! satu ,ari keemat kea,aan ,i atas untuk

mun7ul. Selan$utna9 aa ang ter$a,i $ika ke,ua artikel terse0ut a,ala! 0)s)n

A,a 0eraa 7ara untuk menematkan ,ua artikel 0)s)n ke ,alam ,ua temat

Semisal ke,ua.artikel 0)s)n terse0ut 0er:arna mera!9 maka !ana ter,aat tiga

7ara untuk menematkan ke,ua artikel 0)s)n ke ,alam ,ua temat 2li!at Gam0ar

&3.

Gam0ar &Tiga kea,aan untuk menematkan ,ua artikel 0)s)n ke ,alam ,ua

temat

Se0agaimana eluang artikel %ermi)n9 eluang untuk mun7ulna setia

kea,aan untuk artikel6 artikel 0)s)n a,ala! 1&. Hal ini 0erarti ter,aat sekitar

&& untuk men,aatkan sala! satu ,ari tiga kea,aan ang mungkin ,ari

enematan artikel6artikel 0)s)n.


16/36

12

Le0i! $au! lagi9 ,aat ,i0an,ingkan ula eluang untuk men,aatkan ,ua

artikel %ermi)n atauun ,ua artikel 0)s)n ,alam ruang ang sama. Untuk

artikel %ermi)n9 a,a ,ua 7ara 2,ari emat kea,aan3 untuk menematkan ,ua

artikel %ermi)n ,alam satu ruang. Dengan ,emikian9 0esar eluangna a,ala!

1". Se,angkan untuk artikel 0)s)n9 ter,aat ,ua 7ara ,ari tiga kea,aan untuk

menematkan ,ua artikel 0)s)n a,a ruang ang sama. Hal ini 0erarti ter,aat

eluang se0esar "&. Ternata9 eluang untuk menematkan ,ua artikel 0)s)n ,i

satu temat le0i! 0esar ,aria,a ,ua artikel %ermi)n. Hal inila! ang

menan,akan artikel 0)s)n 7en,erung untuk mengumul.

Inila! ang ter$a,i a,a k)n,ensasi B)se6Einstein. Saat se$umla! $utaan

artikel 0erk)n,ensasi9 se0ua! %ase ?at akan ter7aai ,imana i,entitas in,i


17/36

13

menemati kea,aan kuantum ang sama. Ingat kem0ali rinsi larangan Pauli ,an

asas keti,akastian Heisen0erg.

Pa,a ersamaan ,i 0a:a!9 Q ,an T menun$ukkan )tensial kimia 2energi ang

,ierlukan untuk menam0a!kan 1 artikel ke ,alam sistem3 ,an temeratur9

se,angkan nimenun$ukkan $umla! rata6rata ertikel ang 0era,a a,a tingkat

energi ke6i ,engan energi se0esar i.

Gam0ar *. Gra%ik er0e,aan energ a,a su!u T T7 ,an T T7

Persamaan ,iatas sekilas tamak seerti ersamaan ,istri0usi aJ:ell6B)lt?man

ke7uali a,ana 0ilangan 61 a,a 0agian ene0ut. Pa,a temeratur ,iatas

temeratur kritis tertentu9 artikel6artikel akan menemati tingkat energi masing6

masing. Ketika sistem kita ,inginkan9 artikel6artikel ini akan 7en,erung

menemati tingkat energi ang le0i! ren,a!. Ketika temeratur ini 7uku ren,a!9

atau nilaina le0i! ke7il ,ari temeratur kritis9 seluru! artikel ini akan 0era,a

a,a tingkat energi aling ren,a!. Kea,aan ini ang ,ise0ut+ose-$instein

Condensate2BE#3

Seerti !alna %)t)n9 at)m $uga memiliki an$ang gel)m0ang ,an m)mentum

tertentu ang 0esarna ,aat ,iketa!ui menggunakan ersamaan ,e Br)glie.

21/3


18/36

14

Hal ini ter$a,i karena a,ana rinsi saling melengkai (complementary

principle*antara gel)m0ang ,an artikel. F)t)n mauun elektr)n a,ala! artikel

sekaligus gel)m0ang. Samai saat ini9 kita 0elum 0isa mengamati ke,ua si%at ini

sekaligus. Pengukuran ang kita lakukan !ana akan mem0eri in%)rmasi

mengenai sala! satu si%at artikel sa$a atau gel)m0ang sa$a tergantung

ekserimen ang kita lakukan

Ketika kita melakukan er7)0aan e%ek %)t)listrik9 maka kita ,aat mengeta!ui

asek artikel ,ari 7a!aa9 se,angkan ketika kita melakukan er7)0aan 7ela!

gan,a )ung9 kita akan men,aati asek gel)m0angna. Ti,ak a,a er7)0aan

ang ,aat ,ilakukan untuk mengamati asek artikel6gel)m0ang 7a!aa

sekaligus. Bagaimanaun $uga9 alam se)la! ti,ak ingin seluru! ra!asiana

terungka 0egitu sa$a ,an menisakanna se0agai misteri.

Ketika at)m kita ,inginkan9 nilai an$ang gel)m0ang ,e Br)glie mereka akan

semakin 0esar. Per0e,aan antara at)m ang satu ,engan lainna akan semakin

ti,ak $elas atau ka0ur ()u,,y*. Pa,a gas ang ter,iri ,ari kumulan 0)s)n atau

katakanla! kumulan at)m i,entik9 ketika temeratur semakin ren,a!9 artikel6

artikel ini akan 7en,erung saling men,ekat satu sama lain9 %ungsi gel)m0ang

masing6masing artikel akan saling tumang tin,i!. Pa,a k)n,isi ini kita ,aat

mene0ut mereka mengalami 8krisis i,entitas8 karena kita ti,ak 0isa mem0e,akan

artikel ang satu ,engan ang lainna. Sekali lagi9 k)n,isi inila! ang ,ise0ut

se0agai K)n,ensasi B)se6Einstein.


19/36

15

Gam0ar +. Ta!a k)n,ensasi B)se Einstein

Sala! satu 7)nt)! material BE# a,ala! !elium 7air. Pa,a kea,aan transisi9

ter$a,i eru0a!an ,imana !elium 7air 0iasa mulai 0eru0a! :u$u, men$a,i :u$u,

lain ang ,ise0utsuper)luid. Pa,a kea,aan ini9


20/36

16

mekanisme eru0a!an 0er0agai :u$u, ?at ang kita kenal aitu ua9 a,at9 7air.

Pa,a keraatan ren,a! ,an temeratur tinggi9 ?at 0er0entuk ua. Pa,a keraatan

tinggi ,an temeratur ren,a!9 ?at akan 0er:u$u, a,at atau 7air (condensed

matter*. Pa,a ,iagram %asa ,iatas ter,aat suatu ,aera! terlarang atau)orbidden

region. Dise0ut ,aera! terlarang karena ti,ak akan ter,aat ?at ,alam :u$u,

aaun a,a ,aera! ini. Pa,a keraatan ang le0i! tinggi9 ?at akan 0er:u$u,

a,at atau 7air9 se,angkan a,a temeratur ang le0i! tinggi9 ?at akan 0er:u$u,

ua. Helium 7air meruakan satu6satuna unsur ang 0isa men$a,i BE# ,i0a:a!

k)n,isi kesetim0angan termal.

'ika kita mengamati suatu ?at a,at9 katakanla! tem0aga9 ,i 0a:a! mikr)sk)

elektr)n9 maka akan kita amati at)m6at)m tem0aga ang tersusun se7ara 0erulang.

Kita ,aat mem0e,akan at)m ang satu ,engan ang lainna9 )le! karena itu9 kita

ti,ak 0isa memer)le! BE# ,ari ?at a,at. Seerti ang tela! ,i$elaskan ,iatas9

at)m6at)m ang 0er:u$u, BE# ti,ak 0isa ,i0e,akan satu sama lainna karena

mereka memiliki %ungsi gel)m0ang ang sama.

Untuk ,aat men7aai ,aera! BE#9 kita !arus mulai ,ari %asa ua kemu,ian

,ilan$utkan ,engan mele:ati ,aera! terlarang. Katakanla! kita memiliki ua

ang 0era,a a,a kesetim0angan termal a,a temeratur sekitar "55K. 'ika ua

ini kita ,inginkan se7ara erla!an9 maka kita akan men,aati ua ,engan

temeratur ang 7uku ren,a! namun masi! 0er:u$u, gas ali!6ali! 7air. Untuk

,aat men7aai k)n,isi ini9 ,ierlukan lingkungan ang amat steril9 !al ini untuk

men7ega! ter0entukna 0utiran60utiran 7airan. Pa,a k)n,isi ini9 kita tela!

men7aai ,aera! terlarang9 ,an gas ang kita miliki 0era,a a,a k)n,isi

metastable. Dikatakan metasta0le karena gas akan 7en,erung sta0il $ika ti,ak a,a

emi7u untuk mem0entuk 0utir60utir 7airan atau laisan es.

Se0enarna kita ti,ak ,aat men7itakan suatu k)n,isi ang 0enar60enar steril.

K)n,isi ter0aik ang ,aat ,i7aai a,ala! kea,aan


21/36

17

kea,aan metastableini9 se0elum at)m6at)m terse0ut 8mena,ari8 0a!:a aa ang

se0enarna mereka inginkan a,ala! mem0entuk 0utiran 7airan atau laisan es.

Kita se)la!6)la! se,ang meng!in)tis at)m6at)m ini se!ingga mereka

meluakan erilaku alamia! mereka ,an 0ertin,ak sesuai ang kita inginkan.

Untuk men$aga k)n,isi metastable9 kita !arus memerta!ankan keraatan agar

ren,a!9 se!ingga three-body atomic collision!amir ti,ak mungkin ter$a,i.

Disini kita 0i7ara masala! eluang9 karena memang ti,ak ,aat kita astikan $ika

mem0i7arakan ,unia kuantum.

hree-body atomic collision Kita ,aat mem0aangkanna seerti 0erikut

ketika ,ua 0ua! at)m saling 0ertum0ukan9 mereka ti,ak ,aat 0erga0ung

mem0entuk m)lekul karena mereka akan memantul satu sama lain 2aki0at

tum0ukan lenting semurna3. Namun $ika tiga 0ua! at)m saling 0ertum0ukan9 ,ua

,ari mereka akan ,aat 0erga0ung mem0entuk m)lekul sementara at)m ketiga

ang akan menera kele0i!an energi ang ,imiliki ,ua at)m terse0ut.

D! S-64 F'

F)t)n a,ala! kuanta me,an elektr)magnetik. F)t)n a,ala! 0)s)n ang ti,ak

teta9 karena %)t)n ,aat ,i0uat ,an ,isera se7ara tunggal.P)tensial kimia mu

kimia a,ala! n)l.Ini 0erarti 0a!:a artikel ,aat meng!ilang ,i ruang


22/36

18

ti,ak a,ana )tensial kimia mem0uat er!itungan term),inamika sangat

se,er!ana . rata6rata $umla! %)t)n a,ala!

N=2p

np=2Vd3p

h3

1

ecp1 2"13

,i mana 4 a,ala!


23/36

19

7$8 he 9trange heory o) Light and :atter; amat bersemangat men/elaskan

teori yang telah lama digelutinya ini.

Gam0ar /. Paul Dira7 2kiri3 ,an Ri7!ar, Fenmann 2Kanan3. Dua t)k)! enting

,alam engem0angan te)ri ZED

ungkin sala! satu ,ari sekian 0anak ertanaan kita mengenai !akekat

%)t)n a,ala! $ika %)t)n a,ala! artikel9 maka aaka! unsur enusunna 'ika

kita 0aangkan se0ua! at)m9 maka akan kita ,aati a,ana inti at)m 2nukleus3

,an elektr)n ang mengelilingina. Inti at)m tersusun atas r)t)n ,an neutr)n

ang ,ise0ut nukle)n. Ba!kan9 saat ini tela! ,iketa!ui 0a!:a r)t)n ,an neutr)n

tersusun atas artikel enusun ang le0i! %un,amental lagi ang ,ise0ut uark.

Partikel tertentu seerti %)t)n ,an elektr)n a,a !akikatna a,ala!

se,emikian rua se!ingga kita er7aa 0a!:a mereka 0erua titik 20er,imensi

53 ang sesunggu!na ,alam engertian matematika. Dengan kata lain9 mereka

ti,ak memiliki ukuran %isik9 ,an mereka ti,ak ,aat ,i0ela! karena mereka ti,akmemiliki unsur6unsur enusun9 selain ,irina sen,iri. Partikel seerti ini ,ise0ut

artikel elementer.

Be0eraa er7)0aan seerti ang menangkut %en)mena inter%erensi ,an

,i%raksi9 memerli!atkan 0a!:a ra,iasi elektr)magnet 0erinteraksi seerti !alna

gel)m0ang; er7)0aan lain misalna e%ek %)t)listrik memerli!atkan 0a!:a

ra,iasi elektr)magnet 0erinteraksi laakna kuantum artikel ang ,ikenal

se0agai %)t)n.


24/36

20

Tentuna9 en$elasan tentang artikel ,an gel)m0ang amatla! 0er0e,a.

Ke,uana meruakan ,ua entitas ang 0erlainan. Pertikel mem0a:a energinasen,iri. Energi ini terl)kalisir ,i suatu temat ,imana artikel itu 0era,a9

se,angkan energi se0ua! gel)m0ang terse0ar merata a,a seluru! muka

gel)m0angna. Se0agai 7)nt)!9 $ika 7a!aa kita angga se0agai artikel sa$a9

maka sulit 0agi kita untuk men$elaskan )la inter%erensi ang ter$a,i seerti

!alna a,a e7)0aan 7ela! gan,a )ung. Se0ua! artikel !ana ,aat mele:ati

sala! satu 7ela!; se,angkan 0agi gel)m0ang9 ia ,aat 0erisa! lalu mele:ati

ke,ua 7ela! se7ara 0ersamaan untuk kemu,ian 0erga0ung kem0ali.

'ika ,eskrisi gel)m0ang ,an artikel kita an,ang


25/36

21

lakukan. Per7)0aan $enis6ertikel 2e%ek %)t)listrik3 akan memerli!atkan !akikat

artikelna9 se,angkan er7)0aan $enis6gel)m0ang 2inter%erensi 7ela! gan,a39memerli!atkan asek gel)m0angna.

Suer %)t)n a,ala! %)t)n ang tela! mema,at ang ,ise0a0kan )le! k)sentrasi

artikel 7a!aa ang sangat kuat. Hal ini ,aat ,ilakukan ,engan 7ara menam0a!

$umla! %)t)n ,i antara 7ermin ,engan menggunakan laser untuk mem0angkitkan

larutan igmen.

BAB III

PEMBAHASANA! P4 /4-, +' /4'$ -64 F' S4$ S-/4 C,. B-

/4'-'' laser cooling

Berkas laser ang meruakan kumulan %)t)n9 selain mem0a:a energi9 $uga

mem0a:a m)mentum. F)t)n6%)t)n ini $ika 0ertum0ukan ,engan at)m akan

mene0a0kan at)m mengalami akselerasi ang 0esarna 15555 kali akselerasi

aki0at gra


26/36

22

men7)0a meng!alau ara ,em)nstran. eskiun gak miri6miri amat9 tai

seti,akna men,ekati la!.

Pertama6tama ang !arus kita lakukan a,ala! mengatur (tuning*%rekuensi

laser se,ikit ,i0a:a! %rekuensi res)nansi a0s)rsi at)m a,a kea,aan stasi)ner.

At)m ang 0ergerak menu$u 0erkas laser akan meli!at %rekuensi laser terse0ut

le0i! tinggi (blue-shi)ted*aki0at e%ek D)ler. Frekuensi ini kira6kira !amir

sama ,engan %rekuensi a0s)rsi at)m se!ingga kemungkinan 0esar at)m terse0ut

akan menera %)t)n ,ari 0erkas laser terse0ut. Se,angkan %)t)n ang 0ergerak

0erla:anan ,engan ara! gerak at)m akan memiliki %rekuensi ang le0i! ren,a!

2red-shi)ted3 se!ingga r)0a0ilitasna untuk ,isera )le! at)m ke7il. Karena

ter,aat le0i! 0anak at)m ang menera 0erkas laser ang ,atang

men,ekatina maka at)m6at)m ini akan melam0at ,an temeraturna un akan

turun.

'ika kita menam0a!kan 0erkas laser ini a,a 0e0eraa ara! lainna seerti

a,a gam0ar ,i0a:a!9 maka e%ek ang ,i,aat akan le0i! 0esar ,an at)m akan

men$a,i sangat ,ingin !ingga men7aai temeratur 15 [K ,engan keraatan

1511at)m er 7m&. Nilai ini sesuai ,engan nilaiphase space density se0esar 156

+,alam satuan alam 2natural unit3.

B.#.

Gam0ar -. Berkas laser ang ,item0akkan a,a at)m

Namun untuk ,aat men7aai kea,aan BE#9 temeratur ,an ,ensitas ren,a! sa$a

ti,akla! 7uku. At)m6at)m terse0ut !arus memiliki !ase sa7e ,ensit ang

0ernilai 1.

P!ase sa7e 2tana ,ensit3 meruakan 0esaran ang menatakan seluru!

kea,aan 2artikel3 ang mungkin a,a a,a suatu sistem ,alam ,imensi ruang

tertentu. P!ase sa7e ,ensit menatakan 0anakna kea,aan ang ,aat


27/36

23

,itemati a,a suatu


28/36

24

ter,iri ,ari %)t)n. Se0elumna9 !ingga saat ini9 ara a!li men,uga 0a!:a 0)se

Einstein k)n,esat ,iangga ti,ak mungkin ter$a,i.

Se7ara )tensial9 met),e ini mungkin 7)7)k untuk eran7angan laser ang

0eker$a a,a kisaranX-ray. Dan ,i antara alikasi lainna9 ini 0a!kan 0isa

,igunakan untuk mengem0angkan chipk)muter ang le0i! 0ertenaga. Para

ilmu:an mela)rkan enemuan mereka ini ,alam $urnal Nature. Dengan

men,inginkan at)m6at)m Ru0i,ium se7ara men,alam ,an

mengk)nsentrasikanna ,alam $umla! ang 7uku ,i ,alam ruang a,at9

men,a,ak at)m6at)m ini men$a,i sulit ,i0e,akan. ereka 0ererilaku seerti

artikel suer tunggal ang 0esar. Fisika:an mene0utna se0agai k)n,ensat

B)se6Einstein.

Untuk artikel 7a!aa9 atau %)t)n9 se!arusna ,aat ter$a,i 0)se Einstein

k)n,esat. Namun9 gagasan ini meng!a,ai masala! men,asar. Ketika %)t)n

men,ingin9 mereka lantas meng!ilang. Hingga 0e0eraa 0ulan ang lalu9

tamakna musta!il men,inginkan 7a!aa ,engan sekaligus

mengk)nsentrasikanna a,a :aktu ang sama. Bagaimanaun $uga9 ara a!li

%isika B)nn9 'an Kl=rs9 'ulian S7!mitt9 Dr Frank 4e:inger9 ,an Pr)%es)r Dr

artin >eit? tela! 0er!asil melakukan !al ini.

1! S446 6' 8,. $-

Ketika ka:at tungstena,a lamu 0)!lam ,ianaskan9 ia mulai 0ersinar

ertama mera!9 kemu,ian kuning9 ,an ak!irna ke0iruan. 'a,i9 setia :arna

7a!aa 0isa mem0erikan se0ua! temeratur %)rmasi. #a!aa 0iru le0i! !angat

,ari 7a!aa mera!9 tai sinar tungsten0er0e,a ,engan 0esi. Inila! se0a0na

mengaa ara a!li %isika menentukan temeratur :arna 0er,asarkan a,a )0ek

m),el te)ritis9 ,ise0ut se0agai 0en,a !itamO. 'ika 0en,a ini ,ianaskan ,engan

su!u +.+55 ,era$at9 ia akan memiliki :arna ang !amir sama ,engan sinar

mata!ari ,i siang !ari. Dengan kata lain 7a!aa siang !ari memiliki su!u +.+55

,era$at #elsius9 ti,ak 7uku !ana ,engan +.-55 Kel


29/36

25

6"/& ,era$at; aki0atna9 nilai6nilai Kel


30/36

26

Pr)sek ini terutama men$a,i ka0ar gem0ira 0agi ara eran7ang chip. ereka

menggunakan sinar laser untuk mengetsa sirkuit l)gis men$a,i 0a!an

semik)n,ukt)r. Namun se0eraa un !alusna struktur6struktur ini9 teta masi!

,i0atasi ,engan riak gel)m0ang 7a!aa9 ini satu masala! ,i antara %akt)r6%akt)r

lainna. Laser riak gel)m0ang an$ang kurang 7)7)k untuk eker$aan resisi

,i0an,ingkan riak gel)m0ang en,ek ini sama !alna $ika An,a men7)0a

menan,atangani surat ,engan 7at kuas.

Ra,iasiX-ray memiliki riak gel)m0ang ang le0i! en,ek ,aria,a 7a!aa

tamak. Pa,a rinsina9 laserX-rayse!arusna memungkinkan eneraan

sirkuit ang $au! le0i! k)mleks a,a ermukaan silik)n ang sama. Hal ini akan

memungkinkan ter7itana chipgenerasi 0aru 0erkiner$a tinggi ,an se0agai

k)nsekuensina9 k)muter men$a,i le0i! 0ertenaga 0agi ara engguna ak!ir.

Pr)ses ini $uga 0isa 0erguna ,alam alikasi lainna

seertispectroscopyatauphoto0oltaic.

Pen$elasan lan$utan mengenai k)n,esat 0)se Einstein a,a %)t)nik ,ilakukan

AleJ Kru7!k)


31/36

27

2"&3

Se!ingga

2"*3

2"+3

Hu0ungan ersamaan ,iatas ,aat ,ili!at a,a gam0ar ,i0a:a! ini

Gam0ar . Fraksi k)n,ensat9 %raksi ,ari artikel ,engan n)l m)mentum

Gam0ar 15. Daera! ,i0a:a! garis lengkung se0an,ing ,engan keraatan artikel.

Di0a:a! transisi temerature9 %ungsi ,elta mun7ul a,a saat m)mentum n)l9

me:akili k)ntri0usi 7)n,ensate. Dan mem0erri kekuatan untuk meningkatkan T

menu$u n)l9,an !ana menisakan %ungsi ,elta


32/36

28

'ika ilmu:an 0isa men7itakan gel)m0ang ini menggunakan %)t)n9 0isa

memiliki alikasi ang signi%ikan ,alam laser ,an tekn)l)gi anel sura.

eskiunAl0ert Einstein,ierkirakan BE# untuk artikel 0esar a,a ta!un

1"*9 untuk :aktu ang lama ara ilmu:an ,iangga ti,ak mungkin untuk

mem0uat BE# ter0uat ,ari 7a!aa9 karena %)t)n ti,ak memiliki massa9 ang

meruakan ersaratan utama untuk k)n,ensat B)se6Einstein.

3! C,. $ --' 4;''

Pa,a ta!un "5159 emat %isika:an ,ari Uni


33/36

29

memang 0isa ,itangka ,alamk)n,ensat B)se6Einstein9 ,an a,a su!u kamar

,an tekanan.

8Sekarang9 itu se0enarna mungkin untuk memre,iksi erilaku sistem untuk

k)n,isi ekserimental lainna. Ini $uga men$elaskan reaksi su!u setu

ekserimental98 katana. 8Saa menamilkan semua ta!aan r)ses ang kita

erlu ta!u untuk merer),uksi er7)0aan ini. 8'a,i a,a rinsina9 $ika An,a

ta!u 0agaimana menangani laser tana menakiti ,iri sen,iri9 An,a ,aat

melakukan er7)0aan 0a!kan ,i !alaman 0elakang An,a98 tam0a!na.

Fisika:an Sergi Katr7!9 $uga ,i EPFL tetai ti,ak terli0at ,alam enelitian

ini9 mengatakan enelitian itu enting terutama k)n,ensat B)se6Einstein %)t)n

akan me:akili kea,aan ang ter0aru ,ari 7a!aa. 8Dalam 0e0eraa !al9 BE#

7a!aa a,ala! $em0atan antara 7a!aa ,an materi.
https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://www.livescience.com/37216-atoms-quantum-spin-controlled.html&usg=ALkJrhi_I1-JDvYkL7_0WPLwyOXfh-eBVAhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://www.livescience.com/37216-atoms-quantum-spin-controlled.html&usg=ALkJrhi_I1-JDvYkL7_0WPLwyOXfh-eBVAhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://www.livescience.com/37216-atoms-quantum-spin-controlled.html&usg=ALkJrhi_I1-JDvYkL7_0WPLwyOXfh-eBVA


34/36

30

BAB I%

PENUTUP

A. K4$/6-*'

Ber,asarkan emaaran ang tela! ,itulis ,alam makala! ini9 maka ,aat

,isimulkan 0a!:a

1. B)s)n a,ala! ?ara! 0ersin 0ulat se!ingga ti,ak mematu!i asas larangan

Pauli se!ingga satu tingkat energi ,aat ,itemati )le! sistem ,alam $umla!

0eraa un. Si%at Dasar B)s)n Si%at sistem su0 at)mik ang ti,ak ,aat

,i0e,akan ,aat ,ia!ami ,ari k)nse gel)m0ang sistem.

". Statistika B)se6Einstein menentukan ,istri0usi statistik 0agi 0)s)n a,a

0er0agai tingkat energi ,i ,alam kesetim0angn termal .Statistik B)se6Einstein

meruakan k)n%igurasi 0)s)n statistik untuk menurunkan 0)s)n. Distri0usi

statistik untuk boson 0erlaku a,a suatu sistem ang m)mentum su,utna

meruakan keliatan 0ilangan 0ulat ,arih / 2

,an $uga ti,ak memenu!i

larangan Pauli.3. K)n,ensasi B)se6Einstein a,ala! k)n,isi ,imana kita ti,ak 0isa mem0e,akan

artikel ang satu ,engan ang lainna . Pa,a gas ang ter,iri ,ari kumulan

0)s)n atau katakanla! kumulan at)m i,entik9 ketika temeratur semakin

ren,a!9 artikel6artikel ini akan 7en,erung saling men,ekat satu sama lain9

%ungsi gel)m0ang masing6masing artikel akan saling tumang tin,i!. Pa,a

k)n,isi ini kita ,aat mene0ut mereka mengalami 8krisis i,entitas8 karena

kita ti,ak 0isa mem0e,akan artikel ang satu ,engan ang lainna. #airan

ang ,i!asilkan a,a k)n,ensasi B)se6Einstein ,ise0ut ,engan+ose $instein

Condensate.

*. Suer %)t)n a,ala! %)t)n ang tela! mema,at ang ,ise0a0kan )le!

k)sentrasi artikel 7a!aa ang sangat kuat. Hal ini ,aat ,ilakukan ,engan

7ara menam0a! $umla! %)t)n ,i antara 7ermin ,engan menggunakan laser

untuk mem0angkitkan larutan igmen.

+. Para %isika:an ,ari Uni


35/36

31

kan,unganna ter,iri ,ari %)t)n.B)se6Einstein k)n,ensata,ala! se0ua! 7ara

untuk mengumulkan artikel 80)s)n8 ,i tingkat 8energi8 teren,a!9 !al ini

,aat ,ilakukan ,engan en,inginan material ,i 0a:a! su!u kritisna.

B! S'

Dalam enulisan makala! ini tentula! ter,aat 0anak kekurangan6

kerurangan 0aik ,ari segi enulisan mauun kelengkaan sum0er re%erensi. (le!

karena itu sangat ,i!arakan sekali saran em0a7a ,emi kesemurnaan makala!

ini.
https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Bose%25E2%2580%2593Einstein_condensate&usg=ALkJrhjR710Y1fHNKV39UgVSIoM3z1dNbwhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Bose%25E2%2580%2593Einstein_condensate&usg=ALkJrhjR710Y1fHNKV39UgVSIoM3z1dNbwhttps://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=search&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Bose%25E2%2580%2593Einstein_condensate&usg=ALkJrhjR710Y1fHNKV39UgVSIoM3z1dNbw


36/36

32

DAFTAR PUSTAKA

An)nim."515.K)n,esat B)se Einstein Fisika:an en7itakan Suer F)t)n

se0agai Sum0er #a!aa Baru.

!tt:::.%aktailmia!.7)m"51511"k)n,ensat60)se6einstein6%isika:an6

men7itakan6suer6%)t)n6se0agai6sum0er67a!aa60aru.!tml 2,iakses tanggal

1" 'uni "51@3

An)nim."51*. #egara baru Cahaya erungkap dengan hoton-rapping

:etode.!ttstranslate.g))gleuser7)ntent.7)mtranslate]7

,et!W1^!lWi,^re

mekanika statistik kumpul revisi fix

Documents