BAGIKAN
Gambaran dari kuasipartikel angulon yang terbentuk dari molekul metan dalam superfluida helium. Credit: IST Austria.

Tidak ada yang abadi di semesta ini. Manusia, planet, bintang, galaksi bahkan semesta itu sendiri, semuanya memiliki batas waktu. Tetapi dalam dimensi kuantum (quantum realm) aturan tersebut tidak berlaku. Baru-baru ini para ilmuwan menemukan bahwa kuasipartikel yang ada dalam sistem kuantum adalah abadi.

Tetapi tidak berarti bahwa partikel tersebut tidak bisa meluruh, ketika partikel ini meluruh, mereka mampu mengatur kembali keberadaan dirinya, sangat mungkin mereka bersifat ad infinitum, kekal.

Hal ini tentu saja bertentangan dengan hukum termodinamika ke-dua yang menegaskan bahwa entropi dalam sebuah sistem yang terisolasi hanya akan bisa berpindah ke satu arah, tidak bisa sebaliknya: suatu benda bisa berubah bentuk atau fasenya, tetapi tidak bisa kembali lagi ke bentuk atau fase semula.

Tentu saja ketika teori ini dihadapkan dengan dengan hukum fisika yang ada akan terasa aneh, bahkan seorang ilmuwan fisika kuantum tidak mengetahui bahwa kuasipartikel memliki sifat yang tidak biasa seperti itu.

“Hingga sekarang, diasumsikan bahwa kuasipartikel yang berinteraksi dalam sistem kuantum akan meluruh dalam jangka waktu tertentu,” kata ahli fisika Frank Pollman dari Technical University of Munich.

“Apa yang kami ketahui sekarang adalah kebalikan dari semua yang kita ketahui selama ini, bahwa interaksi yang kuat pada partikel bisa menghentikan keseluruhan proses peluruhan dari partikel.”

Kuasipartikel bukanlah tipikal partikel yang biasa kita kenal, seperti elektron dan kuark. Mereka adalah berupa rangsangan atau gangguan (berupa gelombang) pada benda padat yang disebabkan oleh energi listrik atau magnetik yang secara kolektif bersifat sama seperti partikel.

Jenis dari kuasipartikel antara lain:

Fonon: adalah gelombang getaran pada kristal seperti halnya gelombang cahaya yang mengosilasi atom-atom dalam kisi kristal, sering diklasifikasikan sebagai kuasipartikel,

Polaron: elektron yang terjebak di kisi kristal dan berinteraksi dengan polarisasi ion di sekitarnya.

Para peneliti yang terlibat dalam penelitian terbaru ini mengembangkan metoda numerikal untuk menghitung interaksi kompleks dari kuasipartikel ini, dan kemudian menjalankan simulasi pada sebuah superkomputer untuk mengamati bagaimana partikel-partikel tersebut meluruh.

“Hasil dari simulasi komputer yang sangat rumit ini kita mengambil kesimpulan bahwa kuasipartikel memang meluruh, tetapi, kemudian muncul entitas partikel baru yang identik dari sisa-sisa partikel tersebut,” kata ahli fisika Ruben Verresen dari Technical University of Munich dan the Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems.

“Jika proses peluruhan ini berlangsung sangat cepat, sebuah reaksi sebaliknya akan muncul dalam jangka waktu tertentu dan sisa-sisa partikel akan bangkit kembali. Proses ini akan terus terjadi secara berulang tanpa henti, sebuah sistem osilasi antara proses meluruh dan lahir kembali.

Dan, para ahli fisika menekankan, bahwa proses ini sama sekali tidak melanggar hukum termodinamika ke dua. Hal ini disebabkan karena osilasi dari kuasipartikel adalah berupa sebuah gelombang yang kemudian berubah menjadi materi, dimana di dalam konsep mekanika kuantum disebut dengan teori dualitas gelombang-partikel.

Besaran entropi partikel ini tidaklah bertambah, tetapi selalu konstan. Dan itu adalah hal yang tidak biasa, tetapi bukan hal aneh dalam ilmu fisika.

Faktanya, penemuan ini telah memecahkan beberapa persoalan yang selama ini sangat sulit dipecahkan. Sebagai contoh, senyawa kimia magnetik Ba3CoSb2Odigunakan dalam eksperimen dan secara tidak terduga ditemukan sebagai senyawa yang stabil. Kunci dari kestabilan senyawa ini adalah kandungan kuasipartikel magnetik yang di sebut magnon. Berdasarkan hasil simulasi komputer, mereka akan mengatur kembali keberadaan diri mereka setelah terjadi proses peluruhan.

Contoh potensial lainnya lainnya adalah helium: gas ini bisa berubah menjadi materi superfluida yang antiresistan pada temperatur nol absolut, fase yang tidak biasa ini bisa dijelaskan karena gas ini mengandung kuasipartikel yang disebut roton.

Untuk saat ini, semua ini masih dalam bentuk hipotesis, tetapi para ilmuwan meyakini bahwa sifat keabadian dari kuasipartikel nantinya bisa diaplikasikan dalam membangun sistem komputerisasi kuantum dengan kemampuan penyimpanan data yang tak terbatas.

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan dalam Nature Physics.