Fisikawan membuktikan keberadaan partikel dua dimensi yang disebut 'anyon'

[lordi]

Setelah puluhan tahun melakukan eksplorasi di wilayah terkecil alam, fisikawan akhirnya menemukan bukti bahwa anyon ada. Pertama kali diprediksi oleh para ahli teori pada awal 1980-an, objek seperti partikel ini hanya muncul di alam yang terbatas pada dua dimensi, dan kemudian hanya dalam keadaan tertentu — seperti pada suhu mendekati nol mutlak dan di hadapan medan magnet yang kuat.
Fisikawan tertarik pada anyon bukan hanya karena penemuan mereka menegaskan karya teoretis selama puluhan tahun, tetapi juga karena alasan praktis. Misalnya: Anyons berada di jantung upaya Microsoft untuk membangun komputer kuantum yang berfungsi.
Tahun ini membawa dua konfirmasi terkait kuasipartikel. Yang pertama pada bulan April, dalam sebuah makalah yang ditampilkan di sampul Science, dari sekelompok peneliti di cole Normale Supérieure di Paris. Menggunakan pendekatan yang diusulkan empat tahun lalu, fisikawan mengirim gas elektron melalui penumbuk partikel yang sangat kecil untuk memunculkan perilaku aneh — terutama muatan listrik yang sangat kecil — yang hanya muncul jika ada anyon. Konfirmasi kedua datang pada bulan Juli, ketika sebuah kelompok di Universitas Purdue di Indiana menggunakan pengaturan eksperimental pada chip terukir yang menyaring interaksi yang mungkin mengaburkan perilaku anyon.
Fisikawan MIT Frank Wilczek, yang meramalkan dan menamai anyon pada awal 1980-an, menganggap makalah pertama sebagai penemuan tetapi mengatakan yang kedua memungkinkan kuasipartikel terkenal. "Karya indah yang membuat ladang ilmu berkembang," katanya. Anyon tidak seperti partikel elementer biasa; ilmuwan tidak akan pernah bisa mengisolasi satu dari sistem di mana ia terbentuk. Mereka kuasipartikel, yang berarti mereka memiliki sifat terukur seperti partikel — seperti lokasi, bahkan mungkin massa — tetapi mereka hanya dapat diamati sebagai hasil dari perilaku kolektif partikel konvensional lainnya. (Pikirkan bentuk geometris rumit yang dibuat oleh perilaku kelompok di alam, seperti kawanan burung yang terbang dalam formasi atau kumpulan ikan yang berenang sebagai satu kesatuan.)
Alam semesta yang diketahui hanya berisi dua jenis partikel elementer. Salah satunya adalah keluarga fermion, yang mencakup elektron, serta proton, neutron, dan quark yang membentuknya. Fermion menjaga diri mereka sendiri: Tidak ada dua fermion yang bisa eksis dalam keadaan kuantum yang sama pada waktu yang sama. Jika partikel-partikel ini tidak memiliki sifat ini, semua materi bisa runtuh begitu saja ke satu titik. Karena fermion, materi padat ada.
Partikel lainnya di alam semesta adalah boson, kelompok yang mencakup partikel seperti foton (pembawa pesan cahaya dan radiasi) dan gluon (yang "merekatkan" quark bersama-sama). Tidak seperti fermion, dua atau lebih boson dapat berada dalam keadaan yang sama pada waktu yang sama.
Mereka cenderung berkelompok. Karena penggumpalan inilah kita memiliki laser, yang merupakan aliran foton yang semuanya menempati keadaan kuantum yang sama.
Anyon tidak cocok dengan salah satu kelompok. Apa yang membuat anyon sangat menarik bagi fisikawan adalah mereka menunjukkan sesuatu yang analog dengan memori partikel. Jika fermion mengorbit fermion lain, keadaan kuantumnya tetap tidak berubah. Hal yang sama berlaku untuk boson.
Anyon berbeda. Jika satu bergerak di sekitar yang lain, keadaan kuantum kolektif mereka bergeser. Mungkin membutuhkan tiga atau bahkan lima putaran atau lebih sebelum anyon kembali ke keadaan semula. Pergeseran kecil dalam gelombang ini bertindak seperti semacam memori perjalanan. Properti ini menjadikannya objek yang menarik untuk komputer kuantum, yang bergantung pada status kuantum yang terkenal rapuh dan rentan terhadap kesalahan. Anyons menyarankan cara yang lebih kuat untuk menyimpan data.
Wilczek menunjukkan bahwa anyon mewakili seluruh "kerajaan" yang berisi banyak varietas dengan perilaku eksotis yang dapat dieksplorasi dan dimanfaatkan di masa depan. Dia mulai berpikir tentang mereka sekitar 40 tahun yang lalu di sekolah pascasarjana, ketika dia menjadi frustrasi dengan bukti yang hanya menetapkan keberadaan dua jenis partikel.
Dia membayangkan sesuatu yang lain, dan ketika ditanya tentang properti mereka yang lain atau di mana menemukan perantara yang aneh ini, setengah bercanda berkata, "apa saja boleh" — memunculkan akhirnya memunculkan nama itu.
Sekarang, katanya, studi baru ini hanyalah permulaan. Ke depan, dia melihat anyon sebagai alat untuk menemukan keadaan materi yang eksotis yang, untuk saat ini, tetap menjadi ide liar dalam fisika teori.