Partikel Elementar dan Empat Gaya yang Menguasai Semesta Alam

Orang yunani kuno percaya bahwa alam semesta ini terdiri dari kandungan zat-zat yang “tak-dapat-dipecah” berukuran sangat kecil yang mereka sebut atom.  Nama ini tetap digunakan, meski sejarah menunjukkan bahwa penamaan itu sudah tidak tepat, karena atom masih dapat dipecah.  Sampai akhir tahun 1930’an, kumpulan hasil kerja J.J. Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr, dan James Chadwick telah menetapkan model atom seperti sistem tata-surya yang sangat kita kenal.

Cukup lama para fisikawan mengira bahwa proton, neutron dan elektron adalah “atom”-nya orang yunani tersebut.  Tapi di tahun 1968 sejumlah peneliti di Stanford Linear Accelerator Center, dengan teknologi yang lebih maju yang dapat “meraba” kedalaman mikroskopik dari satu zat, menemukan bahwa proton dan neutron bukanlah partikel dasar (fundamental).  Alih-alih, mereka menunjukkan bahwa masing-masing partikel tersebut terdiri dari partikel yang lebih kecil yang disebut quark.  Para eksperimenter ini mengkonfirmasikan bahwa quark itu sendiri terdiri dari dua variasi, dan dinamakan dengan nama yang kurang kreatif: up (atas) dan down (bawah).  Satu proton terdiri dari dua quark atas dan satu quark bawah (2u+d), sementara satu neutron teridiri dari dua quark bawah dan satu quark atas (2d + 1u)

Segala sesuatu yang kita lihat di langit (dan bumi) terbentuk dari kombinasi elektron, quark atas dan quark bawah.  Tidak ada bukti eksperimen sejauh ini yang menyatakan bahwa tiga partikel ini terbentuk dari partikel yang lebih kecil.  Tapi banyak bukti menunjukkan bahwa alam semesta itu sendiri memiliki sejumlah kandungan tambahan (di luar 3 partikel dasar diatas).  Di tahun 50’an, Frederick Reines dan Clyde Cowan menemukan bukti  eksperimen kuat yang menunjukkan akan adanya partikel ke empat yang disebut Neutrino – suatu partikel yang keberadaannya telah diduga oleh Wolfgang Pauli di awal 30’an.  Neutrino terbukti sangat sulit ditemukan karena ini adalah partikel “hantu” yang jarak berinteraksi dengan zat lain: satu partikel neutrino berenergi rata-rata  dengan mudah dapat menembus timbal berketebalan trilyunan km hampir tanpa mengalami pengaruh pada kecepatannya.  Ini mungkin membuat kita sedikit terhibur, karena saat anda sedang membaca blog ini, milyaran neutrino dilemparkan ke luar angkasa oleh matahari dan menembus badan kita dan bumi, sebagai bagian dari perjalanannya melintasi kosmos.  Di tahun 1930’an, partikel lain yang disebut muon diketemukan.  Partikel yang identik dengan elektron kecuali beratnya yang sekitar 200 kali lebih berat ini – diketemukan oleh para fisikawan yang sedang mempelajari pancaran sinar kosmik (hujan partikel yang membombardir bumi dari angkasa luar).

Menggunakan teknologi yang lebih canggih, para fisikawan terus menerus menumbukan partikel-partikel dengan energi yang makin tinggi, yang dalam sesaat menghasilkan kondisi yang tidak pernah terjadi sejak big-bang (dentuman besar).  Berikut ini apa yang mereka temukan: 4 quark baru – charm (hangat), strange (aneh), bottom (dasar), top (puncak) dan bahkan satu lagi saudaranya elektron yang lebih berat yang disebut partikel tau, serta dua partikel elelemnter lainnya yang mirip dengan neutrino (disebut muon-neutrino dan tau-neutrino untuk membedakan mereka dari neutrino asli yang sekarang disebut electron-neutrino).  Partikel-partikel ini dihasilkan dari hasil tumbukan berenergi tinggi dan hadir dalam waktu yang sangat singkat; mereka bukanlah partikel-partikel biasa yang kita sering temui.  Ceritanya belum berakhir disitu.  Masing-masing partikel ini juga memiliki pasangan berupa antipartikel – yang partikel yang bermasa identik tapi berlawanan dalam aspek-aspek lainnya misalnya muatan listriknya.  Misalnya, antipartikel dari elektron disebut positron – yang memiliki masa tepat sama dengan elektron, tapi bermuatan +1 dimana muatan listrik pada elektron adalah -1.  Ketika bertemu, zat dan anti-zat ini dapat saling meniadakan atau menimbulkan murni energi.  Itulah mengapa sangatlah jarak ditemukan anti-zat (anti-matter) alami di alam di sekeliling kita.

Mungkin ada yang bertanya-tanya, berapakah massa partikel-partikel ini?

Family 1		Family 2		Family 3
Nama Partikel	Massa	Nama Partikel	Massa	Nama Partikel	Massa
Elektron	0.00054	Muon	0.11	Tau	1.9
Elektron-Neutrino	< 10-8	Muon-Neutrino	< 0.003	Tau-Neutrino	< 0.033
Quark atas	0.0047	Quark Hangat	1.6	Quark puncak	189
Quark bawah	0.0074	Quark Aneh	0.16	Quark dasar	5.2

Sejak 2000 tahun terakhir ini satu pencapaian puncak dalam ilmu fisika adalah pengisolasian dan penemuan empat gaya yang mengatur alam semesta ini.  Semuanya dipaparkan dalam bahasa ‘medan gaya’ yang diperkenalkan Faraday.  Sayangnya, tidak satu pun darinya memiliki sifat-sifat gaya seperti yang dijelaskan dalam fiksi ilmiah.  Keempat gaya ini adalah:

1. Gravitasi; suatu gaya ‘ghaib’ yang menjaga kaki kita tetap menginjak tanah, yang menjaga bumi dan bintang-bintang dari disintegrasi, dan menjaga sistem tatasurya dan galaksi tetap bersama-sama.  Tanpa gravitasi, kita akan melayang lepas dari bumi ke angkasa luar dengan kecepatan 1000 mil per jam (1609.34 km/jam) karena putaran planet bumi.  Gaya gravitasi adalah gaya menarik, bukan menolak; relatif sangat lemah dan bekerja melintasi  jarak yang luar biasa jauh.  Dengan kata lain, ia hampir bertolak-belakang dengan sekat tipis dan datar tak-tembus seperti yang diceritakan pada film-film fiksi ilmiah.  Contohnya, diperlukan seluruh planet bumi untuk menarik satu bulu ayam untuk jatuh ke lantai, tapi kita melawan gaya gravitasi bumi tersebut hanya dengan mengangkat bulu ayam tersebut dengan jari.  Aksi dari jari kita dapat melawan gravitasi dari keseluruhan planet bumi yang berbobot lebih dari 6 trilyun-trilyun kg!
2. Elektromagnetik adalah gaya yang menerangi kota-kota.  Laser, radio, TV, alat-alat elektronik modern, komputer, Internet, listrik, magnet – semuanya adalah konsekuensi dari gaya elektromagnetik.  Ia mungkin merupakan gaya yang paling berguna bagi umat manusia.  Tidak seperti gravitasi, gaya ini dapat menarik maupun menolak.  Meski demikian, ada beberapa alasan mengapa gaya tersebut tidak pas dikatakan “medan gaya”.  Pertama, ia gampang dinetralisir.  Plastik dan isolator lainnya, misalnya, dapat dengan mudah menembus medan listrik atau magnet.  Satu serpihan  plastik yang dilemparkan ke medan magnet akan mudah melewatinya.  Kedua, elektromagnetik beraksi melintasi jarak jauh dan tidak mudah difokuskan pada satu bidang.  Hukum-hukum elektromagnetik dipaparkan pada persamaan James Clerk Maxwell dan persamaan-persamaan ini tidak mengakui medan-medan gaya sebagai solusi.
3. Gaya lemah dan kuat.  Kaya lemah adalah gaya peluruhn radioaktif.  Ia adalah gaya yang memanasi inti bumi yang radioaktif.  Ia merupakan gaya dibalik gunung-gunung berapi, gempa bumi dan pergeseran benua.  Gaya kuat adalah gaya yang mengikat inti atom.  Energi dari matahari dan bintang-bintang berasal dari gaya nuklir yang bertanggungjawab menerangi alam semesta.  Masalahnya adalah gaya nuklir ini berjarak pendek, beraksi utamanya pada jarak antar inti atom.  Karena gaya ini sangat bergantung pada inti atom, maka ia sangat sulit dimanipulasi.  Pada saat ini satu-satunya cara kita memanipulasi gaya ini adalah dengan menghantam  partikel-partikel sub-atomik ke partikel atom di laboratorium penghantam atom (atom smasher) atau mendetonasi bom atom.  Misalnya di Large Hadron Collider, proton dipercepat sampai mendekati kecepatan cahaya dan lalu diarahkan untuk menumbuk/menabrak partikel inti lainnya.

Sumber:

• Greene, Briane, The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and The Quest for the Ultimate Theory. W.W. Norton & Company, Inc., N.Y, 2003
• Kaku, Michio, Physics of The Impossible. NY, 2008.

Sekolah Kedokteran di AS

Berapa lama sih seorang harus menghabiskan waktu belajar sampai resmi mendapatkan gelar dokter (“M.D” = Medical Doctor) ?

Di AS, belajar kedokteran sangat lama dan meletihkan.  Sekolah kedokteran di AS adalah selevel S2 (graduate studies) di Indonesia.  Jadi seorang sarjana S1 yang lulus dari 4-tahun jurusan terkait (misalnya biologi, farmasi atau kimia) dapat melanjutkan lagi 4-lahun pendidikan di sekolah kedokteran (misalnya di Harvard, Yale, UCSF, UCLA, Stanford, atau John Hopkins Medical School).  Setelah mendapatkan gelar M.D, mereka diharuskan melewati praktek lapangan (Ko-AS spt. di Indonesia) di rumah-rumah sakit yang disebut “intership” selama satu tahun.  Setelah melewati masa satu (atau dua tahun) internship, sang dokter barulah dapat membuka praktek.  Hampir semua rumah sakit atau afiliasi badan kesehatan AS sekarang mengharuskan seorang dokter untuk lulus juga test sertifikasi (“Board Certification”) agar dapat membuka praktek sendiri atau di rumah sakit.

Seorang dokter dapat melanjutkan Ko-Asnya dua atau tiga tahun lagi, dimana ia dapat menekuni spesialis tertentu.  Proses ini disebut “residency” dan setelah lulus berhak untuk menyandang gelar spesialis yang ditekuninya (misalnya cardiologist, internist dsb.).  Jika sang dokter ingin mengambil sub-spesialis, ia diharuskan melanjutkan Ko-As/praktek di rumah sakit selama 2-3 tahun lagi.  Setelah lulus, ia dapat menyandang imbuhan sub-spesialis tertentu (misalnya rheumatologist, endocrinologist dsb.)  Sebagian memilih mengambil riset dasar dan membuat paper (“peer-reviewed papers”) di jurnal-jurnal ilmiah.  Setelah selesai, mereka mendapat gelar ganda “sub-spesialis dan Ph.D”.

Jadi total waktu yang rata-rata dihabiskan oleh seorang dari sejak menjadi mahasiswa S1 sampai lulus sub-spesialis adalah: 4 + 4 + 1 + 2 + 2 (atau 3) = 13 (atau 14 tahun).  Suatu bentang waktu yang cukup lama dan dengan biaya yang sangat mahal (meskipun selama internship, residency atau friendship mereka dibayar).

Setiap 7 sampai 10 tahun sekali, dokter yang telah bersetifikasi (“board certified physician”) ini harus memperbaharui sertifikasinya agar tetap dapat berpraktek.

Jejaring Sosial Facebook: Masa Depan Gaya Hidup

Majalah TIME edisi terakhir menetapkan Mark Zuckerberg, si pendiri situs jejaring-sosial Facebook, sebagai “Person of The year 2010” atau orang paling berpengaruh tahun 2010.

Mark Zuckerberg memulai membuat sistem jejaring sosial ini ketika berumur 19-tahun dan masih kuliah di universitas Harvard.  Meski Facebook bukanlah yang pertama dalam mengimplementasikan teknologi jejaring sosial (ada AIM, ICQ dan lain-lain.  Menurut situs ini FriendSter, Orkut, Hi5, Yahoo!360, LinkedIn, Ning dan MySpace lebih dahulu muncul), tapi tidak dapat dibantah prestasi luar-biasanya dalam mempopulerkan hal ini.

Evolusi teknologi yang sebelumnya mayoritas digeluti para “geek” atau “nerd”, menjadi sesuatu yang lumrah dalam kehidupan bersosial sehari-hari di abad IT ini.  Bayangkan, seorang “mbak-mbak” yang buta Internet dapat berchit-chat ria, berkelakar virtual, bertukar-foto bahkan hal-hal yang terlampau jauh (misalnya mengontak mantan pacar) melalui telepon genggamnya di suatu negara berkembang.  Tidak salah kalau jejaring-sosial ini bukan lagi dianggap evolusi tetapi revolusi dalam gaya hidup manusia.

Bayangkan, menurut ulasan TIME tsb satu dari setiap 12 sosok manusia di muka bumi ini memiliki akun Facebook.  Total jumlah anggota Facebook lebih dari 500 juta (meski belum tentu demikian karena sejumlah orang mungkin memiliki lebih dari satu akun).  Hampir separuh penduduk Amerika Serikat memiliki keanggotaan di Facebook, tapi meski demikian total jumlah anggotanya berada 70% berada di negara-negara lain. Lebih dari 75 bahasa dipercakapkan di jejaring ini, dan 700 milyar menit dihabiskan setiap bulan mengakses situs ini.  Keanggotaannya tumbuh pesat sampai mencapai 700.000 anggota per hari!  Tidak mengherankan, karena menurut hukum Metcalfe, jumlah keterhubungan (network) berbanding kuadrat dengan jumlah anggota.

Memang patut dikagumi hasil karya anak muda satu ini.  Selain merupakan salah satu milyarder termuda di dunia, ia pun cukup dermawan.  Tempo hari ia menyumbangkan jutaan dollar untuk satu sekolah di pesisir timur Amerika Serikat.  Keberhasilan luar-biasanya pun bahkan difilmkan dalam film yang masih diputar saat ini: “The Social Network” dan saat ini menggapai tangga ke-28 Box Office.

Kembali ke topik utama tulisan ini, apakah yang menyebabkan situs ini sampai berkembang sedemikian pesat dan mengubah gaya hidup banyak orang? Apakah Jejaring-sosial (Social Network) itu dan bagaimana masa depan kehidupan dan gaya hidup manusia di masa depan?

Secara definisi dari Wikipedia, “Jejaring Sosial” didefnisikan sebagai:

A social network is a social structure made up of individuals (or organizations) called “nodes”, which are tied (connected) by one or more specific types of interdependency, such as friendship, kinship, common interest, financial exchange, dislike, sexual relationships, or relationships of beliefs, knowledge or prestige.

Jejaring sosial secara umum telah dijalankan manusia sejak berabad-abad lalu, namun mendapatkan kecepatan penuh sejak teknologi Internet dapat diakses oleh banyak orang, bahkan yang awam sekali pun.  Menurut Clara Shih dalam bukunya “The Facebook era: tapping online social networks to build better products, reach new audiences, and sell more stuff”, situs jejaring-sosial merupakan revolusi keempat dari sistem media informasi setelah mainframe, PC dan Internet (meski saya kurang sepakat dengan memasukkan mainframe.  Mestinya teknologi selular/mobile computing).  Teknologi jejaring-sosial tidak dapat dilepaskan dengan teknologi networking dalam Internet (dan mesin-mesin yang menjadi landasan Internet seperti router dan switch) karena memang kedua-duanya berinjak pada konsep yang sama: networking.

Situs Social-networking spt. Facebook saat ini merupakan “soup” hasil percampuran sejumlah disiplin ilmu yang bahkan sangat berlainan.  Bayangkan, matematika bertemu sosiologi, sosiologi bertemu teknik networking/telekomunikasi, juga beririsan dengan ilmu perangkat lunak, juga beririsan dengan psikologi, teori Graph dan lain-lain.  Teori jejaring-sosial merupakan satu topik yang cukup panas dibahas dab diteliti di universitas-universitas.  Dampak positif dan negatif  penggunaan jejaring sosial juga saat ini sedang intensif diteliti, bahkan merambat ke hal-hal lain misalnya dampaknya terhadap anak-anak autis/asperger’s, depresi dan penyakit fisik dan mental lainnya.

Akankah situs jejaring sosial seperti Facebook menjadi ancaman utama perusahaan-perusahaan IT raksasa seperti Google? nampaknya kecenderungan menunjukkan hal itu. Facebook saat ini telah melakukan perombakan cukup besar dalam penampilan, juga sisipan iklan/pesan komersial dalam banyak tempat dan fiturnya.  Fitur “Check In” dapat dimanfaatkan perusahaan yang hendak memasang iklan dengan target audiens tertentu.  Efek positip komentar dari teman di situs jejaring-sosial mengenai suatu produk berdampak lebih besar bagi orang untuk membeli produk tersebut. ( “Targeted Marketing”).  Facebook juga telah merambah ranah elektronik (embedded devices) seperti sekarang ini beberapa merek TV menambahkan fitur Facebook, selain YouTube.  Konsol main seperti XBox360 atau PS3 pun melakukan hal yang sama. Hampir semua telepon genggam memiliki fitur Facebook, belum lagi berbagai game yang dapat mengkaitkan online account pemain ke FaceBook.  Yahoo, Google, Apple dan puluhan layanan online lain memberikan tautan Facebook.  RSS atau websyndicate dalam banyak situs online memberikan fasilitas bookmark atau share ke Facebook.

Social-networking memang merupakan revolusi gaya hidup saat ini.  Facebook memanifestasikan teknologi ini untuk suatu pencapaian hal yang luar-biasa, melebihi situs jejaring-sosial lainnya.

NASDAQ

Pasar saham spt. NASDAQ di NYC merupakan salah satu pasar “hantu” alias tidak ada orang yg. melakukan transaksi secara fisik di tempat.  Terus, bagaimana terjadinya transaksi? fully-electronic.  Yang “becakap-cakap” melakukan trading adalah komputer2 pembeli dan penjual yang tersambung ke mainframe di sentra NASDAQ /data center.

Dari berita mutakhir, yang kritis dalam pemakaian bandwidth sekarang ini bukan saja gamer atau aplikasi multimedia (VoIP atau VoD), tapi finansial.  Menurut MIT yang melakukan riset ini, transaksi saham terjadi dalam hitungan milidetik! (http://www.networkworld.com/news/2010/120610-mit-light-speed-now-a.html?source=NWWNLE_nlt_daily_pm_2010-12-06).  Menurut data disini (http://www.money-zine.com/Investing/Stocks/NASDAQ-Stock-Exchange/), setiap harinya terjadi 1,8 milyar transaks atau 25000 transaksi perdetik !!

 

Kalau saat entry, si pelaku saham tentu saja harus memasukkan parameter2 yg. diinginkan secara manual.  Tapi sisanya berlaku otomatis.

Misalnya, seorang fund-manager/pemegang saham ingin menjual 1000 sahamnya jika nilai sahamnya naik 5% (atau mencapai harga tertentu) dan ordernya berlaku hanya untuk hari itu.  Ia memasukkan parameter2 tsb. lewat komputernya, data tsb. disimpan di NASDAQ (bisa secara tidak langsung lewat broker online) sisanya komputer NASDAQ melakukan bidding secara otomatis dan menjual sahamnya ketika kondisi memenuhi kriteria2 tsb.  Komputer ini yg. menentukan opening dan closing price.  Makanya dibutuhkan sistem komputasi dan komunikasi yg. sangat handal dalam proses ini.

Ada tiga komponen yg. membangun NASDAQ:

1) interface

2) maching machine (mainframe utama yg. melakukan transaksi)

3) quoted service

Nah, bagian interface itu yang menjadi perantara antara komputer client dengan komputer NASDAQ.  Fund-manager atau pemegang saham bisa saja bermain-main dengan program mereka sendiri untuk melakukan analisa dan decision-making sebelum dikirim ke NASDAQ.  Bisa saja bikin program analisa canggih yg. dapat menentukan segala macam kriteria selama itu dilakukan di komputer client.  Beberapa broker menyediakan fasilitas real-time online streaming dengan mengandalkan komponen ke-3 di atas.

Kelemahan utama sistem NASDAQ ini adalah sistem sekuriti.  Kalau ada virus atau kegagalan komputer pusat, bursa sahamnya langsung ditutup.

Tapi, seberapa canggih pun algoritma decision-making, intuisi manusia biasanya lebih baik dalam final decision.

Semuanya tentu saja terjadi dalam sistem komputer.

Sementara BSJ, NYSE, TSE dll. semuanya mengikuti sistem kerja bursa konvensional.

 

 

Kalau diasumsikan setiap transaksi 1 KByte, berarti kecepatan networknya paling tidak 25 MByte/sec atau 250 Mbit/detik.  Delay beberapa detik berarti kerugian jutaan dollar bagi institusi yang melakukan transaksi otomatis. (ref: http://www.physorg.com/news169997201.html)

Yang menarik adalah, semakin “interweaving” antara finasial dan teknologi.  Pasar saham sangat dipengaruhi kemajuan teknologi, sementara sebaliknya kemajuan teknologi dipengaruhi pasar saham (banyak perusahaan hi-tech yang menjadi bangkrut gara2 sahamnya de-listed dan jadi sampah).  Tapi ujung2nya, yg. tambah kaya yah orang itu-itu juga (alias, yg. kaya makin kaya, yg. miskin tetap miskin atau malah tambah miskin)