Terowongan kuantum adalah salah satu hal paling menarik yang dipelajari fisikawan …
Bayangkan bola tenis menabrak dinding. Dalam situasi yang biasa kita alami, dia akan terpental dari tembok ini. Namun, karena sifat aneh dunia kuantum, secara teknis ada kemungkinan statistik bahwa bola akan berakhir di sisi lain penghalang atau bahkan di dinding itu sendiri.
Di sini kita tidak berbicara tentang fakta bahwa bola akan menembus dinding, setidaknya, ini tidak sepenuhnya benar …
Apa yang bisa terjadi di tingkat makro?
Jika ada kasus aneh terowongan kuantum di tingkat makro, maka bola bisa tiba-tiba menghilang ketika mendekati dinding, dan kemudian segera muncul kembali di sisi lain, sementara dinding dan bola akan berada dalam kondisi ideal mereka. Tentu saja, kemungkinan hal ini akan terjadi sangatlah kecil. Meskipun demikian, ada kemungkinan statistik untuk hal ini, tetapi secara teori hal ini dapat terjadi.
Alasannya terletak pada sifat probabilistik dunia kuantum. Seperti yang dibuktikan oleh prinsip ketidakpastian Werner Heisenberg, posisi dan momentum sebuah partikel tidak dapat diketahui secara bersamaan. Misalnya, jika Anda mengetahui posisi sebuah elektron, Anda tidak dapat mengetahui kecepatannya, dan jika Anda mengetahui kecepatannya, Anda tidak dapat mengetahui posisinya di ruang angkasa. Karena itu, probabilitas digunakan untuk "menebak" di mana sebuah partikel berada pada saat tertentu: sebuah elektron mungkin memiliki probabilitas yang tinggi untuk berada di satu tempat, dan bukan di tempat lain. Probabilitas ini menciptakan apa yang disebut "awan probabilitas".
Video promosi:
Probability Cloud dan Quantum Tunneling
Seperti yang Anda lihat pada gambar, kemungkinan elektron berada di pusat awan lebih besar daripada di pinggiran. Namun, meskipun kemungkinannya sangat kecil, ada kemungkinan statistik bahwa sebuah elektron dapat dideteksi di dekat tepi awan. Di sinilah hal-hal mulai menjadi aneh.
Awan probabilitas elektron.
Terowongan kuantum adalah kemampuan sebuah partikel, seperti elektron, untuk secara instan melewati penghalang. Jika ada penghalang energi yang lebih tinggi daripada elektron, dan elektron mendekatinya, kita biasanya berasumsi bahwa elektron tidak dapat mengatasinya. Faktanya, dalam banyak kasus memang demikian. Namun demikian, setiap elektron berperilaku sangat tidak terduga dari waktu ke waktu. Dalam kasus yang jarang terjadi, sebuah elektron hanya muncul di sisi lain penghalang.
Bagaimana ini mungkin?
Karena sifat probabilistik elektron, saat elektron mendekati penghalang, masih ada kemungkinan kecil di awan probabilitas bahwa elektron dapat ditemukan di sisi lain penghalang.
Awan probabilitas dan penghalang.
Ketika peluang kecil ini terwujud dan elektron berada di sisi lain, itu berarti telah terjadi penerowongan kuantum. Secara teknis, elektron tidak melewati penghalang, karena anehnya, pada saat penerowongan kuantum, waktu untuk elektron tidak ada, itu terjadi secara instan. Dengan cara ini, elektron dapat langsung mengatasi hambatan energi yang lebih tinggi.
Bintang dan terowongan kuantum
Meskipun ini mungkin terdengar seperti peristiwa yang sangat aneh dan bahkan mustahil, sebenarnya penting bagi kehidupan di Bumi seperti yang kita ketahui. Matahari dan semua bintang yang dikenal mampu bersinar melalui penerowongan kuantum.
Akibat fusi nuklir, cahaya dan panas dilepaskan ke matahari. Dua inti atom, keduanya bermuatan positif, bertabrakan membentuk unsur baru, dan dalam proses ini foton dilepaskan. Masalahnya, bagaimanapun, adalah karena kedua inti bermuatan positif, mereka saling tolak, seperti kutub magnet yang sama di magnet. Ini berarti ada penghalang energi yang harus diatasi oleh inti agar bisa berfusi. Namun, seperti yang diperlihatkan matematika, inti Matahari tidak memiliki cukup energi untuk mengatasi penghalang ini. Satu-satunya cara untuk membuat ini mungkin adalah melalui kasus terowongan kuantum yang sangat langka.
Ironisnya, penerowongan kuantum juga dapat menimbulkan konsekuensi yang merugikan. Menurut biologi kuantum, yang memandang sistem kehidupan dari perspektif teori kuantum, mutasi DNA dapat terjadi dalam proses yang disebut terowongan proton.
Jika DNA bereplikasi selama penerowongan kuantum ini, mutasi dapat terjadi. Ada kasus lain dari mutasi penerowongan kuantum yang diyakini beberapa ilmuwan menyebabkan kanker. Bahkan ada anggapan bahwa karena itu, makhluk hidup mengalami penuaan.
Aneh untuk berpikir bahwa apa yang memungkinkan Matahari bersinar dan memberikan kehidupan di Bumi juga dapat menjadi alasan bahwa segala sesuatu di alam menua, menurun, dan mati. Namun, tanpa penerowongan kuantum, kehidupan seperti yang kita ketahui tidak mungkin terjadi.
