Biografi dan Karya Pemikiran Paul Dirac, Ahli Fisika Inggris yang Fenomenal (Bagian 2)

Naviri Magazine - Uraian ini adalah lanjutan uraian sebelumnya (Biografi dan Karya Pemikiran Paul Dirac, Ahli Fisika Inggris yang Fenomenal - Bagian 1). Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik dan urutan lebih lengkap, sebaiknya bacalah uraian sebelumnya terlebih dulu.

Dia diundang untuk berbicara di konferensi-konferensi yang diselenggarakan oleh komunitas fisika teori, termasuk kongres Solvay pada tahun 1927, dan tergabung sebagai anggota dengan hak-hak yang sama dengan anggota lain yang terdiri dari para pakar fisika ternama dari seluruh dunia.

Formulasi umum tentang teori kuantum yang dikembangkan oleh Dirac memungkinkannya untuk melangkah lebih jauh. Dengan formulasi ini, dia mampu mengembangkan teori transformasi yang dapat menghubungkan berbagai formulasi-formulasi yang berbeda dari teori kuantum.

Teori tranformasi menunjukkan bahwa semua formulasi tersebut pada dasarnya memiliki konsekuensi fisis yang sama, baik dalam persamaan mekanika gelombang Schrodinger maupun mekanika matriknya Heisenberg. Ini merupakan pencapaian gemilang yang membawa pada pemahaman dan kegunaan yang lebih luas dari mekanika kuantum.

Teori tranformasi ini merupakan puncak pengembangan mekanika kuantum oleh Dirac, karena teori ini menyatukan berbagai versi dari mekanika kuantum, yang juga memberi jalan bagi pengembangan mekanika kuantum selanjutnya. Di kemudian hari, rumusan teori transformasi ini menjadi miliknya, sebagaimana tidak ada versi mekanika kuantum yang tidak menyertainya.

Bersama dengan teori transformasi, mekanika kuantum versi Dirac disajikan dalam bentuk yang sederhana dan indah, dengan struktur yang menunjukkan kepraktisan dan konsep yang elegan, dan berkaitan erat dengan teori klasik. Konsep ini menunjukkan kepada kita; aspek baru dari alam semesta yang belum pernah terbayangkan sebelumnya.

Karir cemerlang Dirac sesungguhnya telah tampak ketika dia masih berada di tingkat sarjana. Pada saat itu, Dirac telah menyadari pentingnya teori relativitas khusus dalam fisika, suatu teori yang menjadikan Einstein terkenal pada tahun 1905, yang dipelajari Dirac dari kuliah yang dibawakan oleh C D Broad, seorang profesor filsafat di Universitas Bristol.

Sebagian besar makalah yang dibuat Dirac sebagai mahasiswa pascasarjana ditujukan untuk menyajikan bentuk baru dari rumusan yang sudah ada dalam literatur menjadi rumusan yang sesuai (kompatibel) dengan relativitas khusus. Pada tahun 1927, Dirac berhasil mengembangkan teori elektron yang memenuhi kondisi yang disyaratkan oleh teori relativitas khusus, dan mempublikasikan persamaan relativistik yang invarian untuk elektron pada awal tahun 1928.

Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki pemikiran yang sama dengan yang dilakukan Dirac. Meskipun demikian, belum ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti yang telah dicapai oleh Dirac.

Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan, yang didasarkan pada tujuan bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistik; sebuah argumen yang menspesifikasi bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh persamaan relativistik ini, sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan bagi semua fisikawan.

Teori tranformasinya harus memuat persamaan yang tidak hanya berupa turunan waktu, sementara asumsi relativitas mensyaratkan persamaannya harus juga dapat linear di dalam turunan ruang.

Persamaan Dirac merupakan salah satu persamaan fisika yang paling indah. Profesor Sir Nevill Mott, mantan Direktur Laboratorium Cavendish, menulis, “Persamaan ini bagi saya adalah bagian fisika teori yang paling indah dan menantang yang pernah saya lihat sepanjang hidup, yang hanya bisa dibandingkan dengan kesimpulan Maxwell bahwa arus perpindahan dan juga medan elektromagnetik harus ada.”

Selain itu, persamaan Dirac untuk elektron membawa implikasi penting bahwa elektron harus mempunyai spin, dan momen magnetik menjadi benar dengan ketelitian mencapai 0,1%. Persamaan Dirac dan teori elektronnya masih tetap relevan digunakan sampai sekarang.

Perkiraan yang dibuatnya telah dibuktikan dalam sistem atom dan molekul. Telah ditunjukkan juga bahwa hal ini berlaku untuk partikel lain yang memiliki spin yang sama dengan elektron seperti proton, hyperon, dan partikel keluarga baryon lainnya. Konsep ini dapat diterapkan secara universal dan diketahui dengan baik oleh para fisikawan dan kimiawan, sesuatu yang tidak seorang pun dapat membantahnya.

Dirac menunjukkan bahwa persamaannya mengandung implikasi yang tidak diharapkan bagi suatu partikel. Persamaannya memperkirakan adanya antipartikel, seperti positron dan antiproton yang bermuatan negatif, yaitu suatu obyek yang saat ini sudah sangat dikenal di laboratorium fisika energi tinggi.

Menurut teorinya, semua partikel memiliki antipartikel tertentu yang terkait dengannya.

Sebagian besar antipartikel sekarang telah dibuktikan keberadaannya. Positron dan antiproton adalah sebagian kecil dari antipartikel yang sudah sangat dikenal, keduanya dapat berada dalam kondisi stabil di ruang hampa, dan saat ini digunakan secara luas dalam akselerator penumbuk partikel (collider accelerator) yang dengannya fisikawan mempelajari fenomena yang terjadi dalam fisika energi tinggi.

Keindahan dari persamaan Dirac bisa jadi sulit dirasakan oleh orang yang tidak terbiasa dengan rumus-rumus fisika, tetapi kenyataan ini tidak akan dibantah oleh para fisikawan. Persamaan Dirac adalah salah satu penemuan besar dalam sejarah fisika. Dirac memberikan prinsip-prinsip dasar yang memuaskan dalam usaha untuk memahami alam semesta kita.

Melalui penemuannya ini, nama Dirac dikenang sebagai salah satu fisikawan besar. Suatu monumen telah dibangun untuknya, atas jasanya membimbing kita kepada pemahaman tentang salah satu aspek penting gaya dasar yang terkandung dalam semesta yang kita diami ini.

Nama Dirac akan dimasukkan dalam catatan sejarah fisika melalui kontribusi yang diberikannya kepada dunia ilmu pengetahuan, berupa dasar-dasar mekanika kuantum dan teori transformasi. Penemuannya menempatkan Dirac di jajaran papan atas fisikawan teori sepanjang masa.