Jika suatu benda tidak cair atau padat, paling tidak ia harus berbentuk gas. Inilah tiga wujud materi yang diajarkan kepada kita di sekolah. Fakta bahwa terdapat wujud materi yang benar-benar berbeda mungkin di luar imajinasi kebanyakan orang.
Sebuah tim ilmuwan internasional kini mampu menunjukkan keadaan materi baru yang eksotik: sebuah elektron mengorbit inti pada jarak yang sangat jauh, sementara atom-atom lain berada dalam radius tersebut.
Dalam siaran pers dari TU Wina Joachim Burgdörfer dan Shuhei Yoshida mempresentasikan proyek penelitian baru mereka untuk menciptakan keadaan materi baru bekerja sama dengan Universitas Harvard dan Universitas Rice di Houston. Mereka juga mempublikasikan studi lengkapnya di jurnal “Physical Review Letters”.
Kondisi ekstrim
Ketika keadaan agregat ditemukan, fokusnya adalah pada kondensat Bose-Einstein dan atom Rydberg. Keduanya hanya dapat diselidiki dalam kondisi ekstrim. Kondensat Bose-Einstein mengacu pada keadaan materi yang diciptakan oleh atom pada suhu sangat dingin mendekati nol mutlak.
Atom Rydberg adalah atom yang satu elektronnya dibawa ke keadaan sangat tereksitasi dan kemudian mengorbit inti pada jarak yang sangat jauh. “Jarak rata-rata antara elektron dan intinya bisa mencapai beberapa ratus nanometer – lebih dari seperseribu jari-jari atom hidrogen,” jelas Burgdörfer dalam siaran persnya.
Pada awal proyek, kondensat Bose-Einstein dibuat dengan atom strontium. Menggunakan laser dan energi tambahan, atom Rydberg tercipta. Karena jari-jari atom yang besar, elektron mengorbit banyak atom lainnya. Keadaan ini memungkinkan hingga 170 atom strontium tambahan terjebak dalam orbit elektronik.
“Ini adalah situasi yang sangat tidak biasa”
Seperti yang dijelaskan Shuhei Yoshida dalam laporannya, atom netral memiliki pengaruh kecil pada orbit elektron elektron Rydberg. “Atom tidak membawa muatan listrik, sehingga hanya memberikan gaya minimal pada elektron.” Muatan netral dan interaksi lemah mengurangi energi total sistem dan menciptakan ikatan antara atom Rydberg dan atom lainnya. “Ini adalah situasi yang sangat tidak biasa,” kata Shuhei Yoshida. “Biasanya kita berurusan dengan inti bermuatan yang mengikat elektron di sekelilingnya. Di sini kita memiliki elektron yang mengikat atom netral.”
Baca juga: “Ilmuwan telah menciptakan keadaan materi baru: kristal waktu”
Joachim Burgdörfer dari TU Vienna juga terpesona dengan penemuan ini: “Keadaan materi baru yang terikat lemah ini merupakan peluang baru yang menarik bagi kita untuk menyelidiki fisika atom ultradingin. Hal ini memungkinkan Anda mempelajari sifat kondensat Bose-Einstein pada skala yang sangat kecil dengan presisi yang sangat tinggi.”