Refleksi dari peraih Nobel Fisika: peneliti butuh waktu untuk menghasilkan penemuan

Pemenang Nobel Fisika Donna Strickland menerima penghargaan Nobel dari Raja Swedia Carl Gustaf saat upacara Hadiah Nobel di Stockholm, 10 Desember 2018. (Pontus Lundahl/Pool Photo via AP)

Refleksi dari peraih Nobel Fisika: peneliti butuh waktu untuk menghasilkan penemuan

Sejak pengumuman bahwa saya memenangkan Penghargaan Nobel Fisika atas (pengembangan pulsa laser ultra pendek berintensitas tinggi (chirped pulse amplification, CPA), banyak yang bertanya-tanya mengenai aplikasi praktisnya.

Dapat dipahami jika masyarakat ingin tahu bagaimana penemuan ini mempengaruhi mereka. Tapi sebagai seorang ilmuwan, saya berharap masyarakat juga akan sama tertariknya terhadap sains dasar. Bagaimana pun, Anda tidak dapat mengaplikasikan hasil riset tanpa adanya riset di belakangnya yang murni didasari rasa ingin tahu. Belajar lebih banyak mengenai sains-(riset) sains demi pengembangan ilmu pengetahuan sendiri-patut untuk didukung.

Gérard Mourou, kolega saya penerima Hadiah Nobel, dan saya sendiri mengembangkan CPA pada pertengahan 1980-an. Semuanya bermula saat ia penasaran apakah kita bisa meningkatkan intensitas laser dengan skala yang lebih besar–atau dengan faktor ribuan kali. Dia adalah pembimbing studi doktoral saya saat di Universitas Rochester dulu. Mourou menyarankan untuk meregangkan pulsa cahaya ultra-pendek dengan energi rendah, memperbesar intensitasnya lalu memampatkannya. Sebagai mahasiswa doktoral, saya yang menangani detailnya.

Sebuah tujuan untuk merevolusi fisika laser

Tujuannya saat itu adalah untuk merevolusi bidang fisika laser intensitas tinggi, salah satu bidang di sains dasar. Kami ingin melihat bagaimana laser dengan intensitas tinggi mengubah materi, dan bagaimana materi mempengaruhi cahaya pada saat interaksi keduanya.

Pemenang Hadiah Nobel Donna Strickland di laboratorium di Universitas Waterloo. Dia dianugerahi penghargaan atas penemuan pentingnya di bidang fisika laser yang memiliki banyak aplikasi, termasuk operasi mata korektif dengan laser. THE CANADIAN PRESS/Nathan Denette

Butuh satu tahun untuk membangun laser tersebut. Kami membuktikan bahwa kami dapat meningkatkan intensitas laser dengan skala yang jauh lebih besar. Bahkan, CPA menjadi pulsa laser paling intens yang pernah tercatat. Penemuan kami mengubah pemahaman dunia bagaimana atom berinteraksi dengan cahaya intensitas tinggi.

Butuh satu dekade sebelum aplikasi praktis yang umum saat ini akhirnya muncul.

Berbagai aplikasi praktis

Karena pulsa intensitas tinggi cukup pendek, laser tersebut hanya mempengaruhi area yang ditembakkan saja. Hasilnya penuh presisi, memberikan irisan yang rapi yang ideal untuk materi transparan. Seorang dokter bedah dapat menggunakan CPA untuk mengiris kornea pasien saat operasi mata menggunakan laser. Laser tersebut bahkan dapat mengiris lapisan kaca di ponsel kita.

Saat ini ilmuwan mempelajari lebih lanjut apa yang kita ketahui mengenai laser intensitas tinggi dan meneliti penggunaaan CPA paling intens untuk mengakselerasi proton.

Diharapkan suatu hari nanti, partikel yang terakselerasi tersebut dapat membantu dokter bedah untuk menghilangkan tumor otak pasien yang tidak bisa dilakukan saat ini. Pada masa depan, laser CPA mungkin dapat membersihkan sampah luar angkasa dengan mendorongnya keluar dari orbit sehingga jatuh ke atmosfer bumi, di mana sampah tersebut akan terbakar dan tidak bertubrukan dengan satelit aktif.

Dalam banyak kasus, aplikasi praktis baru muncul beberapa tahun atau bahkan puluhan tahun setelah penemuan utamanya.

Albert Einstein merumuskan persamaan untuk laser pada 1917, tapi baru pada 1960 Theodore Maiman mendemonstrasikan laser untuk pertama kalinya. Isidor Rabi pertama kali mengukur resonansi magnetik nuklir pada 1938. Dia mendapatkan Penghargaan Nobel Fisika pada 1944 atas penelitiannya, yang akhirnya mengarah ke pengembangan pencitraan resonansi magnetik atau MRI. Uji coba MRI pada pasien manusia pertama kali dilakukan pada 1977.

Prof. Donna Strickland memberikan kuliah umum Nobel Fisika 2018.

Tentunya, aplikasi hasil riset layak mendapat banyak perhatian. Namun sebelum mencapai hal tersebut, para peneliti terlebih dahulu harus memahami pertanyaan-pertanyaan dasar yang melatarbelakanginya.

Bagi sebagian orang, istilah sains dasar mungkin memberikan kesan bahwa hal tersebut tidak memberikan pengaruh yang berarti bagi hidup mereka karena jauh dari apapun yang berhubungan dengan mereka. Terlebih, istilah dasar (basic) sendiri memiliki arti non-ilmiah yang bermakna sederhana, yang melemahkan pentingnya riset dasar dalam konteks sains dasar.

Kita harus memberikan para peneliti kesempatan melalui pendanaan dan waktu untuk melakukan penelitian dasar yang berdasarkan rasa ingin tahu, dalam jangka waktu yang panjang. Penelitian yang tidak memiliki konsekuensi langsung terhadap industri dan perekonomian kita juga sangat layak dilakukan. Tidak ada yang tahu apa yang bisa dihasilkan dari upaya mendukung pemikir-pemikir yang penuh rasa ingin tahu untuk menemukan sesuatu yang baru.


Artikel ini terjemahkan dari bahasa Inggris oleh Muhammad Gaffar.

This article was originally published in English