Mekanika kuantum adalah cabang fisika yang mengkaji fenomena pada skala atom dan subatom. Teori ini dikembangkan pada awal abad ke-20 dan telah menjadi dasar bagi banyak inovasi dalam fisika modern. Berikut adalah beberapa konsep kunci dalam mekanika kuantum:
1. Dualitas Gelombang-Partikel: Partikel-partikel seperti elektron dapat menunjukkan sifat-sifat gelombang dalam kondisi tertentu, dan sebaliknya, gelombang seperti cahaya dapat menunjukkan sifat-sifat partikel. Fenomena ini pertama kali diusulkan oleh Louis de Broglie dan kemudian dikonfirmasi oleh eksperimen difraksi elektron.
2. Superposisi: Dalam mekanika kuantum, partikel dapat berada dalam kombinasi dari beberapa keadaan sekaligus. Prinsip superposisi ini memungkinkan keadaan kuantum menjadi kombinasi linear dari beberapa keadaan dasar.
3. Keterkaitan Kuantum (Entanglement): Dua partikel yang terikat secara kuantum tetap terkait satu sama lain, sehingga perubahan keadaan pada satu partikel akan segera mempengaruhi partikel lainnya, tanpa memperhatikan jarak antara keduanya. Ini telah dikonfirmasi oleh eksperimen dan dikenal sebagai keterkaitan kuantum.
4. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Werner Heisenberg
menyatakan bahwa ada batasan fundamental dalam ketepatan pengukuran pasangan
variabel tertentu, seperti posisi dan momentum. Semakin tepat kita mengukur
satu variabel, semakin tidak pasti pengukuran variabel pasangannya.
5. Fungsi Gelombang dan Persamaan Schrödinger: Fungsi
gelombang menggambarkan probabilitas menemukan partikel di tempat tertentu pada
waktu tertentu. Persamaan Schrödinger adalah persamaan diferensial yang
mengatur evolusi waktu dari fungsi gelombang.
6. Kuantisasi Energi: Energi dari sistem-sistem kuantum
tertentu, seperti atom atau molekul, hanya dapat mengambil nilai-nilai diskrit
tertentu. Ini menjelaskan spektrum energi yang terobservasi pada atom.
7. Efek Tunneling Kuantum: Partikel dapat melewati
penghalang energi yang secara klasik tidak mungkin dilewati. Ini disebut efek
tunneling, yang memiliki aplikasi dalam teknologi seperti transistor dan dioda.
Mekanika kuantum telah diuji secara ekstensif dan terbukti
sangat akurat dalam menjelaskan fenomena pada skala kecil. Teori ini juga
menjadi landasan bagi banyak teknologi modern, termasuk semikonduktor, laser,
dan komputer kuantum.
