Sebuah tim ilmuwan internasional berhasil melaporkan penundaan waktu yang sangat kecil dalam aktivitas elektron pada molekul ketika partikel-partikel tersebut terkena sinar X. Penundaan waktu ini diukur dalam satuan attodetik, yang merupakan waktu yang sangat singkat, bahkan lebih cepat dari mili atau mikrodetik.
Untuk mengukur peristiwa cepat ini, para peneliti menggunakan laser untuk menghasilkan kilatan sinar X yang sangat kuat, yang memungkinkan tim dapat memetakan bagian dalam atom. Temuan ini menunjukkan bahwa ketika elektron dikeluarkan oleh sinar X, elektron tersebut berinteraksi dengan jenis partikel lain yang disebut elektron Auger-Meitner, menyebabkan jeda sekunder yang belum pernah terdeteksi sebelumnya.
Selama dua dekade terakhir, banyak kemajuan signifikan dalam mempelajari penundaan attodetik menggunakan sinar ultraviolet. Namun, memproduksi sinar-sinar ini sangat sulit karena kurangnya alat canggih yang diperlukan.
Penelitian ini membuka jalan bagi pemahaman baru tentang dinamika molekuler yang kompleks. Studi ini baru saja diterbitkan di jurnal Nature.
Kesulitannya begitu besar sehingga Pierre Agostini, profesor emeritus fisika di Universitas Negeri Ohio, dianugerahi Hadiah Nobel Fisika 2023 untuk karyanya dalam mengembangkan teknik mempelajari dinamika elektron menggunakan pulsa cahaya yang berlangsung selama ratusan attodetik. Sebagai gambaran, satu attodetik setara dengan satu per triliun detik.
Baru-baru ini, teknologi seperti Linac Coherent Light Source (LCLS), sebuah perangkat laser elektron bebas raksasa di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Universitas Stanford, mempermudah pembuatan dan visualisasi pulsa-pulsa ini di laboratorium.
Dengan menggunakan LCLS, tim mempelajari bagaimana elektron berperilaku dalam molekul nitrogen oksida, dengan fokus pada elektron yang berada dekat inti atom oksigen. Mereka menemukan penundaan yang lebih besar dari yang diharapkan, hingga 700 attodetik, yang menunjukkan bahwa ada faktor yang lebih kompleks dalam menentukan apa yang menyebabkannya.
Tim meneliti apa yang terjadi ketika elektron dikeluarkan dari bagian dalam atom, dan tim menemukan kompleksitas dinamika elektron-elektron tersebut. Perilaku elektron jauh lebih rumit daripada yang diperkirakan para ilmuwan, dan kita memerlukan deskripsi teoretis yang lebih baik untuk sepenuhnya memahami interaksi cahaya-materi.
Meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami struktur interaksi ini, mengungkap rincian tersembunyi ini juga memberi ilmuwan wawasan baru yang perlu dipertimbangkan.
Sebagai contoh, jika para ilmuwan dapat lebih memahami perilaku antar-partikel, beberapa ahli berspekulasi bahwa penemuan ini bisa menjadi kunci terobosan dalam teknologi deteksi kanker dini, seperti menggunakan penanda molekuler untuk mendiagnosis kanker darah atau mendeteksi tumor ganas.
Selain itu, penelitian ini menunjukkan bahwa dengan menggabungkan model teoretis, para peneliti dapat menggunakan kemajuan dalam sains attodetik untuk mengintip materi pada skala terkecil yang bisa dibayangkan, serta mempelajari lebih dalam berbagai misteri alam semesta fisik.
Referensi:
[1] https://news.osu.edu/physicists-shine-new-light-on-ultra-fast-atomic-processes/, diakses pada 27 Agustus 2024
[2] Taran Driver, Miles Mountney, Jun Wang, Lisa Ortmann, Andre Al-Haddad, Nora Berrah, Christoph Bostedt, Elio G. Champenois, Louis F. DiMauro, Joseph Duris, Douglas Garratt, James M. Glownia, Zhaoheng Guo, Daniel Haxton, Erik Isele, Igor Ivanov, Jiabao Ji, Andrei Kamalov, Siqi Li, Ming-Fu Lin, Jon P. Marangos, Razib Obaid, Jordan T. O’Neal, Philipp Rosenberger, Niranjan H. Shivaram, Anna L. Wang, Peter Walter, Thomas J. A. Wolf, Hans Jakob Wörner, Zhen Zhang, Philip H. Bucksbaum, Matthias F. Kling, Alexandra S. Landsman, Robert R. Lucchese, Agapi Emmanouilidou, Agostino Marinelli, James P. Cryan. Attosecond delays in X-ray molecular ionization. Nature, 2024; 632: 762-767 DOI: 10.1038/s41586-024-07771-9
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.