Mengenal Hidrogen Peroksida (H2O2)

Hidrogen peroksida dengan rumus kimia H₂O₂ ditemukan oleh Louis Jacques Thenard di tahun 1818. Senyawa ini merupakan bahan kimia anorganik yang memiliki sifat oksidator kuat. Bahan baku pembuatan hidrogen peroksida adalah gas hidrogen (H₂) dan gas oksigen (O₂). Teknologi yang banyak digunakan di dalam industri hidrogen peroksida adalah auto oksidasi Anthraquinone.

H₂O₂ tidak berwarna, berbau khas agak keasaman, dan larut dengan baik dalam air. Dalam kondisi normal (kondisi ambient), hidrogen peroksida sangat stabil dengan laju dekomposisi kira-kira kurang dari 1% per tahun.

Mayoritas pengunaan hidrogen peroksida adalah dengan memanfaatkan dan merekayasa reaksi dekomposisinya, yang intinya menghasilkan oksigen. Pada tahap produksi hidrogen peroksida, bahan stabilizer kimia biasanya ditambahkan dengan maksud untuk menghambat laju dekomposisinya. Termasuk dekomposisi yang terjadi selama produk hidrogen peroksida dalam penyimpanan. Selain menghasilkan oksigen, reaksi dekomposisi hidrogen peroksida juga menghasilkan air (H₂O) dan panas. Reaksi dekomposisi eksotermis yang terjadi adalah sebagai berikut:

H₂O₂ -> H₂O + 1/2O₂ + 23.45 kcal/mol

Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi dekomposisi hidrogen peroksida adalah:

1. Bahan organik tertentu, seperti alkohol dan bensin
2. Katalis, seperti Pd, Fe, Cu, Ni, Cr, Pb, Mn
3. Temperatur, laju reaksi dekomposisi hidrogen peroksida naik sebesar 2.2 x setiap kenaikan 10^oC (dalam range temperatur 20-100^oC)
4. Permukaan container yang tidak rata (active surface)
5. Padatan yang tersuspensi, seperti partikel debu atau pengotor lainnya
6. Makin tinggi pH (makin basa) laju dekomposisi semakin tinggi
7. Radiasi, terutama radiasi dari sinar dengan panjang gelombang yang pendek

Hidrogen peroksida bisa digunakan sebagai zat pengelantang atau bleaching agent pada industri pulp, kertas, dan tekstil. Senyawa ini juga biasa dipakai pada proses pengolahan limbah cair, industri kimia, pembuatan deterjen, makanan dan minuman, medis, serta industri elektronika (pembuatan PCB).

Salah satu keunggulan hidrogen peroksida dibandingkan dengan oksidator yang lain adalah sifatnya yang ramah lingkungan karena tidak meninggalkan residu yang berbahaya. Kekuatan oksidatornya pun dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Sebagai contoh dalam industri pulp dan kertas, penggunaan hidrogen peroksida biasanya dikombinasikan dengan NaOH atau soda api. Semakin basa, maka laju dekomposisi hidrogen peroksida pun semakin tinggi. Kebutuhan industri akan hidrogen peroksida terus meningkat dari tahun ke tahun. Walaupun saat ini di Indonesia sudah terdapat beberapa pabrik penghasil hidrogen peroksida seperti PT Peroksida Indonesia Pratama, PT Degussa Peroxide Indonesia, dan PT Samator Inti Peroksida, tetapi kebutuhan di dalam negeri masih tetap harus diimpor.

referensi:

read more

Daya Kerja Deterjen

Sebagai bahan pembersih lainnya, deterjen merupakan buah kemajuan teknologi yang memanfaatkan bahan kimia dari hasil samping penyulingan minyak bumi, ditambah dengan bahan kimia lainnya seperti fosfat, silikat, bahan pewarna, dan bahan pewangi. sekitar tahun 1960-an, deterjen generasi awal muncul menggunakan bahan kimia pengaktif permukaan (surfaktan) Alkyl Benzene Sulfonat (ABS) yang mampu menghasilkan busa. Namun karena sifat ABS yang sulit diurai oleh mikroorganisme di permukaan tanah, akhirnya digantikan dengan senyawa Linier Alkyl Sulfonat (LAS) yang diyakini relatif lebih akrab dengan lingkungan.

Pada banyak negara di dunia penggunaan ABS telah dilarang dan diganti dengan LAS. Sedangkan di Indonesia, peraturan mengenai larangan penggunaan ABS belum ada. Beberapa alasan masih digunakannya ABS dalam produk deterjen, antara lain karena harganya murah, kestabilannya dalam bentuk krim/pasta dan busanya melimpah.

Penggunaan sabun sebagai bahan pembersih yang dilarutkan dengan air di wilayah pegunungan atau daerah pemukiman bekas rawa sering tidak menghasilkan busa. Hal itu disebabkan oleh sifat sabun yang tidak akan menghasilkan busa jika dilarutkan dalam air sadah (air yang mengandung logam-logam tertentu atau kapur). Namun penggunaan deterjen dengan air yang bersifat sadah, akan tetap menghasilkan busa yang berlimpah.

Sabun maupun deterjen yang dilarutkan dalam air pada proses pencucian, akan membentuk emulsi bersama kotoran yang akan terbuang saat dibilas. Namun ada pendapat keliru bahwa semakin melimpahnya busa air sabun akan membuat cucian menjadi lebih bersih. Busa dengan luas permukaannya yang besar memang bisa menyerap kotoran debu, tetapi dengan adanya surfaktan, pembersihan sudah dapat dilakukan tanpa perlu adanya busa.

Opini yang sengaja dibentuk bahwa busa yang melimpah menunjukkan daya kerja deterjen adalah menyesatkan. Jadi, proses pencucian tidak bergantung ada atau tidaknya busa atau sedikit dan banyaknya busa yang dihasilkan. Kemampuan daya pembersih deterjen ini dapat ditingkatkan jika cucian dipanaskan karena daya kerja enzim dan pemutih akan efektif. Tetapi, mencuci dengan air panas akan menyebabkan warna pakaian memudar. Jadi untuk pakaian berwarna, sebaiknya jangan menggunakan air hangat/panas.

Pemakaian deterjen juga kerap menimbulkan persoalan baru, terutama bagi pengguna yang memiliki sifat sensitif. Pengguna deterjen dapat mengalami iritasi kulit, kulit gatal-gatal, ataupun kulit menjadi terasa lebih panas usai memakai deterjen.

read more

Efek Toksik Merkuri Metalik (Hg0)

Merkuri dilambangkan dengan Hg, akronim dari Hydragyrum yang berarti perak cair. Merkuri merupakan salah satu unsur logam yang terletak pada golongan II B pada sistem periodik, dengan nomor atom 80 dan nomor massa 200.59.  Logam merkuri dihasilkan secara alamiah diperoleh dari pengolahan  bijihnya, Cinabar, dengan oksigen (Palar;1994).

Logam merkuri yang dihasilkan  ini, digunakan dalam sintesa senyawa senyawa anorganik dan organik yang mengandung merkuri. Dalam kehidupan sehari-hari, merkuri berada dalam tiga bentuk dasar, yaitu : merkuri metalik, merkuri anorganik dan merkuri organik

Merkuri metalik dikenal juga dengan istilah merkuri unsur (mercury element), merupakan bentuk logam dari merkuri. logam ini berwarna perak. Jenis merkuri ini digunakan pada alat-alat laboratorium seperti termometer raksa, termostat, spignometer, barometer dan lainya. Secara umum logam merkuri memiliki karakteristik sebagai berikut, Berwujud cair pada suhu kamar (25⁰C) dengan titik beku (-39⁰C). Merupakan logam yang paling mudah menguap. Memiliki tahanan listrik yang sangat rendah, sehingga digunakan sebagai penghantar listrik yang baik. Dapat membentuk alloy dengan logam lain (disebut juga dengan amalgam)

Merkuri metalik digunakan secara luas dalam industri, diantaranya sebagai katoda dalam elektrolisis natrium klorida untuk menghasilkan soda kautik (NaOH) dan gas klorin. Logam ini juga digunakan proses ektraksi logam mulia, terutama ekstraksi emas dari bijihnya, digunakan juga sebagai katalis dalam industri kimia serta sebagai zat anti kusam dalam cat.

Merkuri metalik dapat masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan. Termometer merkuri yang pecah merupakan salah satu contohnya. Ketika termometer pecah, sebagian dari merkuri menguap ke udara. Merkuri metalik tersebut dapat terhirup oleh manusia yang berada di dekatnya.

Delapan puluh persen  (80%) dari merkuri uap  yang terhirup, diabsorbsi oleh alveoli paru-paru. Merkuri metalik ini masuk dalam sistem peredaran darah manusia dan dengan bantuan hidrogen peroksidase merkuri metalik akan dikonversi menjadi merkuri anorganik.

Penggunaan merkuri metalik yang lain dan paling umum adalah pada amalgam gigi. Amalgam gigi mengandung 50 % unsur merkuri, 35 % perak, 9 % timah 6 % tembaga dan seng.  Amalgam  ini digunakan sebagai penambal gigi berlobang.

Tambalan amalgam melepaskan partikel mikroskopik dan uap merkuri. Kegiatan mengunyah dan  meminum makanan dan minuman yang panas menaikan frekuensi lepasnya tambalan gigi. Uap merkuri tersebut akan di serap oleh akar gigi, selaput lendir dari mulut dan gusi, dan ditelan, lalu sampai ke kerongkongan dan saluran cerna.

Merkuri metalik dalam saluran gastrointestinal akan dikonversi menjadi merkuri sulfida dan diekskresikan melalui feces. Para peneliti dari Universitas Of Calgarimelaporkan bahwa 10 % merkuri yang berasal dari amalgam pada akhirnya terakumulasi di dalam organ-organ tubuh (McCandless;2003)

Merkuri metalik larut dalam lemak dan didistribusikan keseluruh tubuh. Merkuri metalik dapat menembus Blood-Brain Barier (B3) atau Plasenta Barier. Keduanya merupakan selaput yang melindungi otak atau janin dari senyawa yang membahayakan. Setelah menembus Blood-Brain Barier, merkuri metalik akan terakumulasi dalam otak. Sedangkan merkuri yang menembus  Placenta Barier akan merusak pertumbuhan dan perkembangan janin.

Referensi

Kaim, wolfgang. 1951, Bioinorganik Chemistry : Inorganic Element In The Chemistry Of Life : An Introduction and Guide. England  John Wiley & Sons.

McCandless, Jaquelyn., Siregar, Ferdina (ptjm). 2003, Anak-anak dengan Otak yang “lapar”, Panduan  penanganan medis untuk penyandang ganguan spectrum autism (tjm). Jakarta. Grasindo.

Palar, Heryanto. 1994, Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Jakarta. Rineke Cipta.

Patrick, Lyn. 2002, Mercury Toxicity and Anti Oksidant: part I: Role Of Gluthatione And Alpha-Lipoic Acid in The Treatment of Mercury Toxicity.Alternative Medicine Review Vol 7 (6) 456-471.

read more

2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA) sebagai agen khelasi

Khelasi (Chelation), berasal dari bahasa Yunani chele yang berarti sepit, merujuk kepada tangan kepiting atau kalajengking. Khelasi merupakan suatu proses reversible pembentukan ikatan dari suatu ligan, yang disebut khelator atau agen khelasi, dengan suatu ion logam membentuk suatu komplek metal yang disebut khelat. Tipe ikatan yan terbentuk dapat berupa ikatan kovalen atau ikatan kovalen koordinasi.

Terapi khelasi merupakan suatu metoda yang digunakan dalam mengatasi keracunan logam berat seperti merkuri. Dalam metoda ini digunakan senyawa organik tertentu yang dapat mengikat merkuri dan mengeluarkannya dari dalam tubuh manusia. Senyawa tersebut  memiliki gugus atom dengan pasangan elektron bebas, elektron tersebut akan digunakan dalam pembentukan ikatan dengan merkuri. Beberapa senyawa organik yang bisa digunakan sebagai khelator adalah dimercaprol, 2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA).

2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA) merupakan senyawa organik larut dalam air, yang mengandung dua gugus tiol (-SH). DMSA merupakan khelator yang efektif dan aman digunakan dalam penanganan keracunan logam berat seperti timbal, arsen dan merkuri. Senyawa ini telah digunakan dalam penanganan keracunan merkuri sejak tahun 1950-an di Jepang, Rusia dan Republik Rakyat China, dan sejak tahun 1970-an digunakan di Eropa dan Amerika Serikat.

Senyawa 2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA)

Senyawa organik yang dikenal juga dengan nama dagang chemet ini merupakan khelator yang efektif dalam penanganan keracunan logam berat seperti timbal, arsen dan merkuri. Serangkaian penelitian menunjukkan bahwa DMSA mampu mengeluarkan 65 % merkuri dari dalam tubuh manusia dalam selang waktu tiga jam (Patrick : 2002)

DMSA relatif aman digunakan sebagai khelator. Pada manusia normal, manusia, yang tidak terkontaminasi merkuri, 90 % DMSA yang diabsorbsi tubuh, diekskresikan melalui urin dalam bentuk disulfida dengan gugus thiol sistein. Sedangkan sisanya berada dalam bentuk bebas atau tanpa ikatan dengan gugus lain.

Dalam upaya mempercepat proses pengeluaran merkuri dalam tubuh manusia, DMSA dapat digunakan bersamaan dengan khelator lain seperti ALA (Alpha Lipoic Acid). DMSA juga dapat digunakan  bersamaan  dengan anti oksidan, seperti vitamin E dan vitamin C, dalam upaya mengurangi gangguan kesehatan sebagai akibat pembentukan radikal bebas oleh merkuri (Patrick : 2003)

Referensi

Miller, Alan L. 1998, Dimercaptosuccinic Acid (DMSA), A Non-toxic, Water-Soluble Treatment for Heavy Metal Toxicity. Alternative Medicine Review vol 3 (3) 199-207.
Patrick, Lyn. 2002, Mercury Toxicity and Anti Oksidant: part I: Role Of Gluthatione And Alpha-Lipoic Acid in The Treatment of Mercury Toxicity. Alternative Medicine Review Vol 7 (6) 456-471.
Patrick, Lyn. 2003, Toxic metal and antioksidants: part II. The Role of Antioxidants in arsenic and cadmium Toxicity. Alternative Medicine Review Vol 8 (2) 106.

read more

Spektroskopi Gamma

Sinar gamma sebenarnya hampir sama dengan sinar X , hanya saja sinar X lebih lemah. Sinar gamma ini dihasilkan oleh suatu bahan radioaktif. Sinar gamma adalah termasuk sinar yang tidak dapat dilihat oleh mata, untuk itu perlu adanya detektor. Detektor yang digunakan adalah NaI (Tl), detektor ini juga digunakan untuk sinar x, hanya saja detektor untuk gamma lebih tebal sedikit. Cara kerja dari detektor ini adalah sebagai berikut :

Apabila sinar gamma mengenai detektor NaI(Tl) maka akan terjadi tiga efek, yaitu efek fotolistrik, efek compton dan bentukan pasangan. Efek fotolistrik terjadi apabila ada sinar gamma yang mengenai elektron d kulit K dari sebuah atom maka elektron tersebut akan kosong sehingga akan diisi oleh elektron dari kulit yang lain, transisi ini yang menyebabkan terjadinya efek fotolistrik. Efek compton adalah efek yang terjadi apabila sinar gamma (dalam hal ini) mengenai elektron bebas atau elektron terluar dari suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton. Sedangkan Efek bentukan pasangan terjadi ketika sinar gamma melaju di dekat inti atom sehingga akan terbentuk pasangan positron dan elektron, syaratnya tenaga sinar haruslah cukup.

Dari ketiga efek tersebut, efek comptonlah yang paling kuat hal ini diakibatkan karena tenaga yang digunakan untuk melepas elektron juga yang lebih besar. Dan dari ketiga efek tersebut menghasilkan sintilasi atau pancaran cahaya, pancaran cahaya ini akan diteruskan ke fotokatoda yang dapat menguraikan cahaya ini menjadi elektron -elektron. Elektron ini masih lemah maka harus dikuatkan lagi dayanya oleh pre amplifier, dan dikuatkan tinggi pulsa dengan amplifier. Lalu elektron tadi dimasukkan ke PMT yang terdiri dari tegangan bertingkat dan banyak katoda, keluaran dari PMT menjadi berganda. Kemudian melalui counter nilai cacahnya dapat diketahui.

Yang perlu diketahui bahwa dalam spektroskopi gamma juga dicari resolusi tenaganya. Ternyata semakin kecil resolusinya semakin bagus data yang diperoleh, semakin besar resolusinya maka semakin tidak valid data yang diperoleh. Pola berfikirnya adalah sebagai berikut : dari data cacah nanti akan dapat dibuat grafik, dari grafik itu akan terlihat puncak-puncak gunung. Apabila resolusinya besar maka bisa saja didapat satu puncak gunung, eh ternyata didalamnya banyak punca-puncak yang tidak terbaca. Berarti resolusi besar belum tentu baik lho.

Sumber: Ortec dan berbagai sumber.

read more

Terkaan Maldacena, Batu Rosetta dalam hep-th

Judul diatas mengindikasikan bahwa terkaan Maldacena (Maldacena conjecture) merupakan sebuah penemuan sangat penting dalam perkembangan fisika energi tinggi teoretis (high energy physics-theory, hep-th, istilah lazim dalam xxx.lanl.gov). Ibarat ditemukannya batu Rosetta yang menyibak rahasia abjad kuno Mesir, terkaan Maldacena menghubungkan dua teori yang selama ini seolah terpisah, teori gauge/medan dan teori string. Dalam artikel ini, saya ingin memperkenalkan pencetus terkaan ini dan salah satu ahli teori string terkemuka saat ini, Juan Maldacena, beserta karya yang membuat namanya melambung sekitar 10 tahun yang lalu, AdS/CFT correspondence yang merupakan nama umum dari terkaan Maldacena.

Berdasarkan filsafat positif, ada baiknya jika saya perkenalkan sedikit tentang sosok Maldacena (lebih jauh dapat ditelusuri via google), kemudian gambaran umum tentang karyanya. Dr. Juan M. Maldacena, ini dia jagoan yang pantas ditiru. Lahir di sebuah negara berkembang ⁽¹⁾ seperti Indonesia, yaitu Argentina, 10 September 1968, yang mana ayahnya adalah seorang insinyur, namun kelak dia mampu meraih posisi cemerlang dengan menjadi profesor fisika penuh di Universitas Harvard pada usia 31 tahun, meskipun ia baru saja meraih gelar doktornya dari Princeton 3 tahun sebelumnya. Hal ini dimungkinkan karena ia memang berhasil menemukan sesuatu yang ‘menggemparkan’ komunitas fisika teori energi tinggi saat itu, sekitar tahun 1997-1998. Seorang muda asal Argentina, mampu menembus penghalang dan tantangan yang ada, akhirnya mampu menorehkan namanya dalam catatan sejarah sebagai ilmuwan kelas satu.

Dari masa SMU nya, Dr. Maldacena memang mulai senang akan fisika. Awalnya bahkan ia tidak tahu fisika itu apa. Yang ia tahu hanyalah teknik, karena ayahnya adalah seorang insinyur. Selepas SMU, karena ingin tahu lebih jauh tentang fisika, ia masuk Universitas Buenos Aires tahun 1985, dan mulai saat itu ia semakin tertarik untuk belajar fisika. Gelar Licenciatura, setara dengan Master (S2) diperolehnya dari Instituto Balseiro, Universidad de Cuyo, Bariloche, Argentina, tahun 1991. Kemudian, ia berangkat ke Amerika tahun 1992 dan pada tahun 1996 ia memperoleh gelar doktor dari Universitas Princeton, di bawah bimbingan seorang fisikawan teoretis yang juga terkenal, Dr. Curtis Callan. Selesai dari Universitas Princeton, untuk sementara ia bekerja di Universitas Rutgers, sebagai peneliti post-doktoral, lalu ia bekerja di Universitas Harvard sebagai profesor tamu. Proses peningkatan karir yang sangat cepat ini dikarenakan beberapa temuan teoretisnya mengenai penjelasan dari teori string tentang lubang hitam (untuk karya ini ia banyak mengalahkan ahli-ahli senior lain di seluruh dunia yang berusaha menjelaskan hal yang sama), dan puncaknya untuk makalahnya yang diterbitkan di ‘Adv. Theor. Math. Phys. 2:231-252, 1998’ yang berjudul The Large N limit of superconformal field theories and supergravityatau popular dikenal dengan cikal-bakal istilah AdS/CFT correspondence.

Subjek AdS/CFT correspondence ini menteorikan adanya kaitan teori string (yang ada saat itu dikenal barulah sebuah ‘permainan’ matematis tentang teori fisika paling fundamental) dengan teori gauge yang telah banyak diaplikasikan untuk partikel (teori fisika yang realistik), sehingga para ahli teori string saat itu semakin optimis bahwa teori string mendekati kebenaran meskipun masih jauh untuk dapat dibuktikan secara percoabaan. Namun demikian, nama Dr. Maldacena menjadi harum, dan pada tahun 2001, ia ditunjuk menjadi profesor fisika di School of Natural Sciences, IAS, Princeton, di tempat yang sama dengan Dr. Witten. Institusi ini merupakan institutsi riset teori terbaik di dunia dengan penggajian para peneltiti di dalamnya (termasuk profesornya) yang sangat besar. Sebuah angka yang besar sehingga peneliti di dalamnya dapat berpikir dengan tenang tanpa harus khawatir akan nafkah hidup, bahkan tidak perlu memberikan kuliah. Posisi ini dapat dikatakan sebagai posisi impian sebagian besar (ada juga yang menolaknya, misalkan Richard Feynman) peneliti teori di dunia ini. Meskipun Dr. Maldacena dikenal luas oleh komunitas fisika teori dunia, rekan kerjanya di Harvard yang juga profesor ahli teori string, Dr. Cumrun Vafa pernah memberi gambaran demikian untuknya “Dia (Dr. Maldacena) adalah seorang fisikawan yang sangat rendah hati dan cemerlang”. Hal ini ditimpali oleh Dr. Andrew Strominger yang juga terkenal dan banyak bekerja sama dengan Dr. Maldacena, mengatakan ”kerendah hatiannya tidak biasa untuk orang secemerlang dia”.  Luar biasa… (-Anto-) AdS/CFT ⁽²⁾Correspondence ⁽³⁾

Penjelasan mikro tentang alam sebagaimana yang dimengerti saat ini dan didukung oleh eksperimen mengandung Teori Medan Quantum (misalkan elektrodinamika kuantum, menggabungkan kuantum dan elektrodinamika. Konsep fungsi gelombang pada teori kuantum digabungkan dengan medan gauge [nonabelian] yang merupakan besaran dinamik dari medan listrik dan magnet). Semua partikel merupakan ekstitasi dari beberapa medan. Partikel-partikel ini adalah berupa titik dan mereka berinteraksi secara local (posisi menentukan kekuatan interaksi) dengan partikel lain. Meskipun Teori Medan Quantum menjelaskan alam ini pada jarak yang dapat kita amati di eksperimen, ada interaksi kuat yang melibatkan elemen-elemen baru pada jarak sangat pendek (energi sangat tinggi, karena untuk menguraikan materi untuk ukuran yang semakin kecil, dibutuhkan energi yang makin besar), jarak dalam orde skala Planck. Alasan mengapa demikian, yaitu pada jarak ini, efek gravitasi kuantum menjadi signifikan. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah teori gravitasi kuantum yang valid. Namun sampai sekarang belum dapat ditemukan sebuah teori kuantum gravitasi yang memilki perumusan seperti teori interaksi dasar yang lain, seperti quantum electrodynamics (qed) atau quantum chromodynamics (qcd). Perumusan yang luas dipakai untuk teori-teori ini dapat dikenali dengan digunakan diagram Feynman (representasi dari pendekatan perturbasi interaksi partikel elementer).

Namun demikian, seseorang dapat membangun sebuah teori gravitasi kuantum yang konsisten dengan membuang konsep partikel titik sebagai partikel fundamental, dan mengantikannya dengan objek satu dimensi atau tali, atau kerennya disebut string. String ini dapat berosilasi, oleh karena itu akan ada spektrum energi, atau massa. String yang berosilasi terlokalisasi, yang mana bagi pengamat dalam energi rendah (misalkan laboratorium penumbuk dengan energi kecil) akan memandangnya seperti objek berdimensi nol saja, alias partikel titik. Praktis, dari sebuah string yang berosilasi (dengan banyak modus osilasi yang mungkin), maka akan dapat menggambarkan sangat banyak pertikel-pertikel, yang diteorikan tergantung dari keadaaan osilasinya (state). Semua teori string mengandung partikel dengan massa nol dan spin-2 (dalam pendekatan ala qed/qcd merupakan sifat dari graviton sebagai analogi foton atau gluon). Agar lebih jelas, mungkin sebagian pembaca cukup familiar dengan teori relativitas umum Einstein, yang mana besaran dinamik yang hendak dicari solusinya dari persamaan terkait yaitu tensor metrik yang merupakan tensor rank-2. Apabila teori Einstein ini dibawa ke dalam baju ala qed/qcd, maka tensor metrik ini direpresentasikan dengan medan dengan 2 indeks tensor dan memiliki spin-2,massless (graviton). Analoginya yaitu medan foton dengan indeks tensor 1 buah saja, yaitu medan dengan spin-1 yang juga massless. Sayangnya teori string tidak dapat ‘hidup’ dalam sembarang jumlah dimensi ruang. Misalkan saja, versi Bosonic dapat hanya hidup dalam 26 ruang, lalu versi super(symmetric)string di 10 dimensi. Tentu saja gambaran ruang banyak ini tidak mudah untuk divisualisasikan. Coba anda bayangkan 26 buah ruas garis yang saling orthogonal satu dengan yang lain. Kalau Cuma tiga ya gampang.

Namun apapun permasalahan yang dihadapi dalam realita dimensi banyak, jika kita harus menanganinya secara aljabar, maka persoalannya jadi lebih sederhana. Ibaratnya, tinggal menambahkan saja huruf-huruf dengan pangkat dua dalam rumusan Phytagoras. Nah, jika seorang ahli teori ditanyakan kenapa dimensi di alam nyata hanya ada 4 (3 spasial+1 waktu), maka ia akan menjawab:’Ooo, yang lebihnya ter⁽⁴⁾kompaktifikasi, yaitu dimensi-dimensi lebih ini tergulung menjadi objek manifold yang kompak dengan radius sangat-sangat kecil, sehingga praktis tidak dapat diamati dalam energi rendah –kehidupan keseharian kita-’. Apakah argumen ini benar? Perlu dibuktikan, namun yang frontal membuktikan salah juga belum ada jadi kita terima saja serambi mungkin nanti ada yang dapat membuktikannya salah. Namun, demikian sebelum melangkah lebih jauh, perlu kita ingat bahwa teori string pertama kali dibangun oleh para pendirinya dalam usaha untuk menjelaskan melimpahnya data hadron dan meson pada tahun 1960an. Idenya, masing-masing partikel tersebut adalah wujud dari string yang berosilasi pada keadaan berbeda-beda. Ibarat gitar, tekanan jari pada tiap string pada freet yang berbeda akan menghasilkan bunyi yang berbeda. QCD merupakan sebuah teori gauge dengan grup simetri SU(3) ⁽⁵⁾. QCD memiliki sifat kebebasan asimptotik, yaitu pada energi tinggi, konstanta kopling (interaksi) nya menjadi kecil sehingga perhitungan terkait dapat dilakukan relatif mudah. Dalam energi rendah, konstanta kopling ini menjadi besar, sehinga perhitungan yang umumnya bersifat perturbatif tidak dapat dilakukan, jadinya lebih rumit. Perhitungan analitis dalam energi rendah sangatlah susah, oleh karena itu para ahli beralih ke metode numerik, yaitu perhitungan dengan metode kisi, dimana ruang-waktu dimana hadron dianalisa dipotong-potong menjadi persegi-persegi kecil, menggantikan penanganan dimana ruang-waktu adalah kontinuum.

Lalu dalam perkembangannya, ‘t Hooft (konon, fisikawan teori peraih Nobel asal Belanda ini tahu dengan salah satu mantan fisikawan teoretis ITB, (alm.) Hans J. Wospakrik) mengusulkan bahwa theory QCD akan lebih sederhana apabila jumlah ‘warna’ Nc adalah besar (tahun 1974). Menariknya, kemudian ditemukan bahwa ekspansi diagramatik dari teori medan mengindikasikan bahwa teori dengan N yang besar adalah teori string yang bebas⁽⁶⁾ dan konstanta kopling string ini adalah 1/N. Dalam hal ini telah ada petunjuk yang mengarah kepada alasan mengapa pada awalnya teori string sepertinya dapat menjelaskan spektrum massa dan momentum sudut dari hadron. Lebih jelasnya lagi, dalam kondisi jumlah N yang besar, teori gauge memiliki keterkaitan dengan teori string. Menarik… Tidak heran, mengapa nantinya Maldacena 23 tahun kemudian menggunakan argumen ‘t Hooft ini. Namun demikian, salah satu sifat yang dimiliki teori gauge yang dapat diaplikasikan dalam realita yaitu kopling yang tidak tetap (running coupling), tepatnya pada QCD. Ingat bahwa teori ini memiliki kebebasan asimptotik, pada energi tinggi, koplingnya jadi kecil, energi rendah jadi besar.

Di lain pihak, dibutuhkan teori yang memiliki kopling yang tetap, atau canggihnya dia memiliki keinvarianan konformal (conformal field theory, CFT). Lalu seiring dengan banyaknya para ahli teori yang percaya bahwa alam ini memiliki sifat supersimetri (boson dan fermion terkait langsung dalam transformasi-transformasi yang menjaga sebuah teori invarian), maka contoh yang paling umum diambil dalam menggambarkan AdS/CFT adalah Teori Gauge (dengan simetri SU(N) atau U(N)) Supersimetrik dengan muatan-super (supercharges) yang dimiliki paling banyak yang mungkin dalam dalam 4 dimensi yaitu 4 buah (N=4). Singkatnya teori ini disebut N=4 SYM  ⁽⁷⁾ dan mengandung bermacam-macam partikel/medan yaitu gluon-gluon (medan gauge), 4 buah medan fermion, dan 6 medan scalar dalam representasi adjoint dari grup gauge terkait. Grup konformal dalam 4 dimensi yaitu ⁽⁸⁾SO(4,2) yaitu mengandung transformasi skala dan konformal spesial sebagai tambahan terhadap transformasi Poincare (Lorentz + translasi 4 dimensi). Sejauh ini mungkin sudah dapat dibayangkan bahwa yang dibahas dalam alinea ini hanyalah dari aspek teori medan (gauge) saja. Ada simetri SO(4,2) yang terkandung didalamnya.

Sekarang kita berpindah ke sisi teori string (gravitasi) yang terutama membahas dari sudut pandang ruang. Ruang yang mengandung simetri SO(4,2) adalah ruang Anti de Sitter (AdS) berdimensi 5. Ruang AdS merupakan solusi persamaan gravitasi Einstein dengan simetri maksimal dengan konstanta kosmologi negatif. Terkait sebelumnya teori gauge/medan yang dibahas memiliki supersimetri, maka teori string yang dipakai juga harus memiliki ini, dinamakan teori superstring. Nah, teori superstring hidup dalam 10 dimensi, artinya ada 5 lebih lagi ruang selain 5 dari AdS yang dibahas. Karena teori gauge yang kita gunakan memiliki simetri U(N), salah satunya yaitu U(4) yang aljabarnya mirip (isometri) dengan ⁽⁹⁾ SO(6), maka dapat disimpulkan bahwa dimensi berlebih ini berupa bola sangat-sangat kecil (hasil kompaktifikasi) berdimensi 5, S5, 5-sphere. Maka teori string yang kita bahas adalah superstring dengan background ⁽¹⁰⁾(metrik)x AdS5xS5.

Saya pikir, sampai pada titik ini, para pembaca telah mendapat sense apa itu AdS/CFT ⁽¹¹⁾. Lebih jauh, diharapkan dapat diambil manfaat praktis dari teori ini –AdS/CFT-. Misalkan dengan kopling 1/N dan N besar pada sisi superstring, yang tentu saja kondisi kopling lemah, perhitungan perturbatif dapat dilakukan, dan ini telah banyak dilakukan. Sementara, jumlah N besar mengakibatkan kopling kuat pada sisi teori gauge, artinya ini adalah daerah yang selama ini menjadi permasalahan oleh para fisikawan karena perhitungan menjadi rumit. Dengan kata lain, teori superstring (kopling lemah) dengan teori gauge (kopling kuat) dapat dikaitkan dengan kondisi tertentu.

Eksperimen seperti RHIC atau bahkan LHC dapat memberikan test terhadap teori gauge dalam kopling kuat. Tentu saja prediksi dari teri gauge sendiri untuk percobaan ini susah (tidak mungkin) dilakukan. Maka jika terkaan Maldacena benar, perhitungan dari sisi teori superstring sebagai pengganti teori gauge untuk kopling kuat akan memberikan prediksi yang baik. Kita tunggu saja dalam beberapa tahun ke depan. Para fisikawan teoretis sedang menjadikan topik ini sebagai salah satu yang terhangat saat ini. Sangat menarik…

Oleh : Haryanto M. Siahaan
Guru Fisika (tidak tetap), SMP St. Aloysius BN, Bandung
www.friendster.com/antoms
www.facebook.com/haryanto.siahaan

Referensi :
(1) Namun tidak sepenuhnya seperti Indonesia. Misalkan dalam hal universitas, Universitas Buenos Aires termasuk dalam top 200 versi Sanghai Jia Tong. Saya rasa, masih akan lama bagi Indonesia bisa seperti ini. Butuh usaha dan modal (sayang banyak dikorupsi) yang tidak kecil.
(2) Lebih lanjut akan disingkat dengan AdS/CFT saja.
(3) Artikel ini saya buat dengan bahan bacaan utama saya adalah Kitab AdS/CFT, http://xxx.lanl.gov/abs/ hep-th/9905111. Saya hanya mengambil sebagian dari sub-bab 1.1 nya saja, karena disinilah diperkenalkan dengan cukup baik apa itu AdS/CFT secara popular. Saya juga menambahkan beberapa point secara personal untuk mempertegas hal-hal yang dirasa kurang jelas oleh pembaca yang agak awam. Diharapkan, artikel ini dapat menjadi pengantar bagi para rekan fisikawan yang menggeluti fisika teori, karena jujur, jika tidak memiliki latar belakang ini mungkin artikel ini tidak akan banyak memberikan manfaat. Namun, untuk sekedar menambah pengetahuan tentu akan sangat baik.
(4) Disini digunakan imbuhan ter-, bukan di-, karena saya pikir belum ada oknum ciptaan-Nya yang sanggup mengkompaktifikasi ruang. Jadi memang sudah demikian adanya.
(5) Maaf sebelumnya jika para pembaca kurang familiar dengan istilah ini. Jika harus dijelaskan lebih detail sampai ngerti, akan panjang dan lari dari konteks, selain harus banyak rumus. Namun demikian, anda dapat membayangkan (bagi yang tahu) bahwa teori elektrodimanika kuantum adalah salah satu jenis teori gauge. Ia memiliki grup simetri U(1), hanya ada satu jenis foton. Dalam kasus QCD, dengan grup SU(3), akan ada 8 jenis partikel pembawa gaya, gluon.
(6) Istilah bebas di sini yaitu string tidak mengalami interaksi, biasanya dengan string lain.
(7) SYM merujuk pada supersymmetric Yang-Mills (setelah nama C.N. Yang dan R. Mills yang mencetuskan teori medan gauge non Abelian). Medan Yang-Mills dipakai dipakai dalam menjelaskan interaksi lemah dan kuat.
(8) Merupakan grup rotasi. Contoh, dalam ruang Euklid 3 dimensi, ada 3 macam rotasi yaitu terhadap x, y, dan z. Pembangkit rotasi ini (operator, matriks) membentuk grup yang dinamakan O(3). Dalam hal determinan matriks pembangkit (representasi grup) adalah 1, maka ditambahkan huruf S (special) sehingga menjadi SO(3). Dalam kasus SO(4,2) sebenarnya mirip dengan SO(6), rotasi dalam 6=4+2 dimensi. Angka 2 terpisah dari 2 menandakan adanya beda tanda +(-) dalam komponen metrik terkait, misalkan R2 = -A2 -B2+ C2+ D2+ E2+ F2 dengan ABCDEF=dimensi-dimensi.
(9) Ingat, simetri SO(3) membentuk permukaan berupa bola 2 dimensi (permukaan bola padat 3 dimensi). Maka dapat dimengerti bahwa SO(n) terkait dengan objek geometri berdimensi (n-1). Dalam kasus SO(6) dengan bola 5 dimensi.
(10) Jika ada diantara pembaca (mahasiswa fisika tapi bukan mengambil keahlian teori) budiman yang akhirnya dapat mengerti istilah-istilah dalam alinea ini, maka hal itu adalah sangat baik, karena dibutuhkan usaha yang tidak kecil untuk dapat mengeri ini semua.
(11) Sebenarnya masih banyak aspek yang dapat disampaikan berdasarkan acuan utama saya, misalkan tentang Dp-brane, formulasi GKPW (Gubser-Klebanov-Polyakov-Witten) dalam mengaitkan fungsi Green untuk teori medan dari fungsi pembangkit supergravitasi yang merupakan metoda perhitungan utama, namun ini semua akan membuat artikel ini kurang menarik.

read more

Perkembangan Teori Atom

Dari zaman yunani kuno hingga sekarang, model dan teori atom terus berkembang. Melalui model dan teori atom, kita dapat mengetahui struktur suatu atom. Perkembangan tersebut tidak dapat dilepaskan dari upaya para ilmuwan diantaranya Democritus, John Dalton, J.J. Thomson, Rutherford, Chadwick, Milikan, Niels Bohr, Schrodinger, de Broglie dan Heisenberg.

1.  Teori Atom Democritus (460 SM–370 SM)

Democritus mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika suatu materi dibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental yang disebut sebagai atom (Yunani: atomos = tidak terbagi). Pendapat ini ditolak oleh Aristoteles (384–322 SM), yang berpendapat bahwa materi bersifat kontinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga). Aristoteles lebih menyetujui teori Empedokles, yaitu materi tersusun atas api, air tanah dan udara. Sekitar tahun 1592 - 1655  Gasendi mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat.

2.  Teori Atom Dalton (1803)

John Dalton mengungkapkan bahwa :
a. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
b. Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah, diciptakan ataupun dimusnahkan.
c. Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama.
d. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang berbeda memiliki sifat yang berbeda.
e. Reaksi kimia terjadi karena adanya penggabungan dan pemisahan atom-atom.
f.  Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang bergabung sama akan terbentuk molekul unsur,     sedangkan bila atom-atom yang bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyawa. 

Kelemahan teori atom Dalton

Pada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut, antara lain :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
c. Model atom  Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain. 

Kelemahan –kelemahan tersebut dapat dijelaskan setelah ditemukan beberapa partikel penyusun atom, seperti elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson tahun 1900, penemuan partikel proton oleh Goldstein tahun 1886.

Kelebihan teori atom Dalton

a. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

3. Teori Atom Thomson

Berdasarkan percobaan tentang hantaran listrik melalui tabung hampa/tabung pengawan muatan (discharge tube) atau tabung sinar katode. Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Pada tekanan cukup rendah  dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam tabung akan berpijar dengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas dalam tabung (gas neon berwarna merah, gas natrium berwarna kuning). Jika tekanan gas dikurangi, maka daerah didepan katode akan menjadi gelap. Daerah gelap ini akan bertambah jika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya seluruh tabung menjadi gelap, tetapi bagian tabung didepan katode berpendar dengan warna kehijauan.

Melalui percobaan dapat ditunjukkan bahwa  perpendaran tersebut disebabkan oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menuju anode. Oleh karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan tabung katoda ini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. selanjutnya sinar katode ini merupakan partikel yang bermuatan negatif dan oleh Thomson partikel ini dinamakan elektron.

read more

Antimateri

Materi adalah segala sesuatu yang telah kita kenal sebagai penyusun seluruh alam semesta ini, serta terbukti eksistensinya. Tetapi di samping materi sebagai penyusun alam, terdapat pula antimateri, yaitu sesuatu yang secara massa dan sifat-sifatnya mirip dengan materi sekawannya, tetapi berbeda muatan. Contohnya adalah positron, yang merupakan antimateri dari elektron. Yaitu partikel elektron bermuatan positif.

Suatu ketika, para ilmuwan menemukan berkas cahaya dan partikel yang menerpa bumi dari berbagai arah. Mereka yakin bahwa partikel tersebut bukanlah dari matahari, bintang, galaksi, ataupun benda angkasa lainnya. Mereka menduga partikel tersebut adalah jejak-jejak big bang yang tersisa. Setelah diteliti, mereka mendapatkan bahwa partikel tersebut adalah kembaran elektron, tetapi bermuatan positif. Mereka menyebutnya sebagaipositron.

Pada hakikatnya materi tersusun atas fundamental elemen atau elemen dasar. Dan antimateri tersusun atas antipartikel dari partikel penyusun materi. Fundamental elemen bukanlah atom, karena atom masih dapat terbagi lagi. Bukan pula proton, elektron, maupun neutron. Karena ketiganya tersusun lagi oleh dua hal yang sejauh ini dianggap paling fundamental, yaitu apa yang disebut Quark dan Lepton.

Uniknya, antimateri tidak dapat berinteraksi langsung dengan materi, karena keduanya akan saling memusnahkan, sesuatu yang disebut Annihilation. Bahkan dengan udara (atau hiperbola apapun yang lebih halus dari itu). Einstein mengatakan bahwa materi adalah energi yang terperangkap. Dan energi itu dapat lepas ketika lapisan yang merangkapinya terbuka. Dengan bertemunya materi dan antimateri (plus-minus, saling melengkapi), lapisan pembungkusnya terbuka, dan energi keduanya terlepas keluar sebesar 100 persen. Tahu artinya? Tidak ada sisa pembakaran, tidak ada debu, tidak ada polusi. Sangat sempurna untuk bahan bakar paling lux dan futuristik. Tetapi sisi gelapnya adalah satu gram saja antimateri dapat menggantikan bom nuklir yang lebih hebat untuk kembali mengebom Hiroshima seperti dulu. Reaksi ini 1000 kali lebih besar daripada fisi nuklir dan 300 kali lebih dahsyat daripada fusi nuklir.

Carl Anderson pertama kali menemukan keberadaan antipartikel pada 1932, di Fermilab, Chicago, Amerika Serikat. Elektron positif dapat dideteksi dalam fluks radiasi kosmik pada permukaan bumi. Anderson menggunakan pengamat kamar buih yang disusun oleh hidrogen cair. Dia menembakan partikel bermuatan ke dalam bubble chamber berisi superheated liquid yang dikelilingi medan magnet. Bila ada suatu partikel bermuatan melewati hidrogen cair, maka atom-atom hidrogen yang dilewati akan terionisasi sehingga menimbulkan buih di sepanjang lintasannya. Jika buih itu disinari cahaya, kita dapat mengamati jejak-jejak yang ditimbulkan partikel bermuatan tadi. Melalui beberapa foto yang diambil, Anderson mengamati bahwa ada muatan yang massanya sama dengan elektron tetapi melengkung ke arah yang berlawanan. Elektron positif.

Jika alam semesta/universe terbentuk dari materi dan antimateri, maka secara logika perlu ruang kosong untuk memisahkan keduanya agar tidak saling menghilangkan. Ruang kosong itu kita sebut antiuniverse. Hingga pada suatu saat universe dan antiuniverse bertemu dan terjadi ledakan besar gamma. Ketika terjadi ledakan Big Bang, materi dan antimateri tercipta dalam keadaan seimbang. Tetapi kenyataanya adalah materi kita temukan jauh lebih banyak di sekitar kita daripada antimateri.

Hipotesis menyatakan bahwa bentukan alam semesta adalah dari broken assymetry (simetri yang terkoyak). Pada waktu kelahiran alam semesta besarnya suhu diperkirakan 1032 derajat kelvin dan segala sesuatu terdapat dalam bentuk radiasi. Pada waktu selanjutnya terjadi perusakan simetri yang menghasilkan massa. Materi yang terbentuk setelah big bang disebut spontaneous broken symmetry (perusakan simatri spontan). Saat big bang berlangsung, kelebihan materi sebesar 10 pangkat 8 atau 10 pangkat 9 x 99,999999 persen materi musnah bersama seluruh antimateri, sehingga 0,000001 persen materi yang menyusun jagad raya sekarang. Perkiraan perbandingan lainnya yaitu 30.000.0001 quark berbanding 30.000.000 antiquark. Namun, ada assymmetry baryon, yaitu asimetri antar baryon dan fermion terhadap antibaryon yang bereaksi kuat. Teori yang menjelaskan asimetri baryon ini disebut baryogenesis, dimana lahirnya bilangan baryon yang bukan nol. Hal ini terjadi saat tidak ada keseimbangan/out of equilibrium.

read more

PLTN Vs. Rokok

Majelis Ulama Indonesia baru-baru ini mengeluarkan fatwa penting mengenai haramnya merokok. Fatwa ini menimbulkan kontroversi banyak pihak, satu sisi mendukung tentang haramnya rokok dari sisi medis, sedangkan yang di seberang menolak karena memandangnya bahwa fatwa tersebut belum urgent dan bisa mengancam industri rokok yag ada di daerah dan tentu berpotensi menambah pengangguran terbuka yang ada di Indonesia.

Lain hal, LBM NU Jateng dan PCNU Jepara pada 1 September 2007. Mubahatsah atau pembahasan yang diikuti sekitar 100 kiai dari wilayah Jateng memutuskan bahwa PLTN Muria hukumnya haram, mengingat dampak negatifnya lebih besar daripada dampak positifnya.

Lalu apa hubungan antara rokok dengan PLTN diatas? Keduanya difatwakan haram oleh ulama, meskipun masih mengundang kontroversi. Terlepas dari fatwa para ulama tersebut, sekarang kita akan membandingkan tingkat bahaya antara rokok dengan PLTN dilihat dari radioaktifitasnya.

Jika kita merujuk data dari US Departmen of Health, Division of Radiation Protection yang dikeluarkan tahun 2002, sinar kosmis menghasilkan dosis 26 mrem/tahun. Radioisotop di permukaan bumi mengandung 29 mrem/tahun. Gas Radon di Atmosfer mengambil kontribusi sebesar 200mrem/tahun. Dalam tubuh manusia pun memancarkan radiasi (dari Karbon - 14 dan Kalium - 40 ) sebesar 40 mrem/tahun. Sinar X untuk diagnosa kesehatan memberikan andil 39 mrem/tahun. Sedangkan aktivitas kedokteran nuklir lainnya memberikan 14mrem/tahun. Instrumen elektronik seperti TV, komputer memberikan 11 mrem/tahun. Dan sisa ledakan nuklir (fall out), reaktor nuklir, pesawat terbang memberikan 1 mrem/tahun. Sehingga total dosis yang diterima tiap manusia di AS secara rata-rata adalah 361 person mrem/tahun atau 0,3 person rem/tahun (1 rem = 1.000 mrem). Hal ini dipenuhi dengan syarat yang bersangkutan tidak merokok.

Sebagai catatan, PLTN dengan daya 1.000 MWatt menghasilkan dosis radiasi mencapai 4,8 person rem/tahun. Namun pemerintah AS membatasi agar pekerja PLTN dan sektor nuklir lainnya hanya menerima dosis maksimum sebesar 100 person mrem/tahun saja. Sementara dalam PLTU dengan daya 1.000 MWatt dengan tingkat radiasi 100 kali lebih besar (yakni 490 person rem/tahun), belum ditemui ada kebijakan yang sama.

Sedangkan untuk rokok ternyata diketahui mengandung Radioisotop Polonium-210. Ini akan menambahkan dosis ekivalen sebesar 29,1 person rem/tahun untuk manusia perokok. Dan akan didapatkan dalam jaringan epitel paru-parunya dosis sebesar 6,6 - 40 person rem/tahun. Sementara pada bronchiolus-nya sebesar 1,5 person rem/tahun.

Rokok ternyata tidak hanya mengandung polonium (210Po) namun juga timbal (210Pb), yang keduanya termasuk dalam kelompok radionuklida dengan toksik sangat tinggi. Po-210 adalah pemancar radiasi- α, sedangkan Pb-210 adalah pemancar radiasi-ß. Kedua jenis radiasi tersebut, terutama radiasi- α berpotensi untuk menimbulkan kerusakan sel tubuh apabila terhisap atau tertelan. Kejadian kanker paru pada perokok pun belakangan ditengarai lebih disebabkan oleh radiasi-α & bukan diakibatkan karena tar dalam tembakau.

Lalu, bagaimana bisa 210Po & 210Pb bisa sampai di rokok? Ternyata tanah, sebagai tempat tumbuh tanaman tembakau- bahan utama rokok, mengandung radium (226Ra). Radium ini adalah atom induk yang nantinya dapat meluruh dan dua di antara sekian banyak unsur luruhannya adalah 210Po & 210Pb. Melalui akar, 210Po & 210Pb pun terserap oleh tanaman tembakau. Hal ini bisa diperparah dengan penggunaan pupuk fosfat yang mengandung kedua unsur tersebut. Tentu saja ini menambah konsentrasi 210Po & 210Pb dalam tembakau.

Mekanisme lain dan yang utama, adalah lewat daun. Po-210 & Pb-210 terendapkan pada permukaan daun tembakau sebagai hasil luruh dari gas radon (222Rn) yang berasal dari kerak bumi & lolos ke atmosfer. Daun tembakau memiliki kemampuan tinggi untuk menahan & kemudian mengakumulasi 210Po & 210Pb karena adanya bulu-bulu tipis ~yang disebut trichomes~ di ujung-ujungnya.

Meski aktivitasnya cukup rendah (3 - 5 mili Becquerel/batang) - dibandingkan dengan ambang batas dosis mematikan Polonium-210 untuk manusia berbobot 80 kg yakni sebesar 148 juta Becquerel (4 mili Curie). Namun aktivitas merokok membuat Polonium-210 terhirup dan terdepositkan ke dalam paru-paru tanpa bisa diekskresikan secara langsung oleh tubuh mengingat sifatnya sebagai logam berat dan memiliki sifat kimiawi mirip Oksigen sehingga tidak bisa diikat oleh CO2 maupun ion HCO3- (kecuali ada perlakuan khusus dengan meminum pil EDTA misalnya, itupun diragukan apa bisa melakukan Polonium removal di paru-paru).

Jika diasumsikan perokok yang bersangkutan mengkonsumsi rata-rata 2 bungkus rokok/hari selama lima tahun tanpa terputus, akumulasi Polonium-210 nya sudah cukup mampu menghasilkan perubahan abnormal pada alvoeli. Dan jika konsumsi terus berlanjut tanpa terputus, maka dalam masa 10 - 15 tahun sejak awal menjadi perokok, perokok yang bersangkutan sudah sangat berpotensi menderita kanker paru-paru, seperti nampak pada penelitian di Brazil (berdasarkan tembakau setempat). Jika konsumsi dikurangi menjadi 1 bungkus rokok/hari tanpa terputus, maka baru dalam 25 - 30 tahun kemudian potensi menderita kanker paru-paru mulai muncul.

Jadi jika pekerja sektor nuklir mendapatkan radiasi 100 person mrem/tahun. Mereka yang bekerja di PLTU dan mereka yang merokok menerima paparan radiasi berkali-kali lipat lebih besar. Jadi wajar saja jika banyak mereka yang mati karena radiasi akibat rokok atau PLTU dibanding para pekerja dalam sektor nuklir.

Dan jika kita ingin lebih ekstrim lagi, sebenarnya para warga Semenanjung Muria (Kudus -Pati - Jepara), dimana disana banyak terdapat industri rokok dan juga beberapa PLTU, sebenarnya sudah menkonsumsi radiasi jauh-jauh hari bahkan sebelum PLTN dibangun.

Dari Berbagai Sumber

Tedy Tri Saputro
Mahasiswa Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN

read more

Merancang Kembali Yang Telah Musnah

Ketika masih kanak-kanak, saya sering sekali mengkhayal setiap kali menonton The Lost World, “Wah, seru sekali kalau punya dinosaurus peliharaan di rumah...”. Tentu saja anggota keluarga saya yang lain tertawa mendengar khayalan saya. “Maklum, anak-anak.”, mungkin begitu pikir mereka. Okelah, mungkin memang masih terlalu jauh untuk berpikir bagaimana cara membangunkan makhluk prasejarah itu. Untuk dinosaurus memang terlalu ekstrim, tapi ternyata cukup menjanjikan untuk banyak makhluk lain!

Beberapa tahun terakhir ini, dunia biologi membuka harapan besar untuk menghidupkan kembali satwa-satwa yang telah punah setelah Teruhiko Wakayama, seorang profesor biologi asal Jepang berhasil membuat kloning dari seekor mencit yang telah beku selama dua dekade. Para ahli genetika dan biologi molekuler pun berusaha untuk melakukan terobosan yang lebih spektakuler lagi, yakni merancang kembali makhluk hidup yang telah punah dari muka bumi! Ya, mulai burung Dodo (Raphus cucullatus) yang punah pada akhir abad ke-17, serigala Tasmania (Thylacinus cynocephalus), Quagga (Equus quagga) yang individu terakhirnya mati di kebun binatang Amsterdam tahun 1883, sampai beberapa subspesies dari harimau yang telah punah (Panthera tigris balica, Panthera tigris sondaica), bukan suatu hal yang mustahil lagi bahwa suatu saat nanti mereka akan kembali menjelajahi muka bumi ini. Para ilmuwan di San Diego, misalnya. Bermodal hanya sedikit jaringan yang diambil dari spesimen awetan banteng Jawa yang telah mati selama beberapa tahun, mereka berhasil mengisolasi DNA banteng Jawa tersebut dan memasukkannya ke sel telur sapi biasa. Hasilnya, dua ekor banteng Jawa dilahirkan dari rahim sapi biasa. Metode yang digunakan untuk hal itu adalah dengan meniru metode yang pertama kali dipakai untuk membuat domba kloning pertama, Dolly, yakni mengganti inti sel telur induk angkat dengan inti sel dari hewan yang hendak “dibangun”.

National Geographic bulan Mei 2009 ini menyajikan berita yang cukup menarik mengenai usaha para ilmuwan untuk membangkitkan kembali mamooth (ex. Mammuthus primigenius), sejenis gajah raksasa berbulu lebat yang pernah menguasai lingkaran kutub utara puluhan ribu tahun silam. Dengan ditemukannya spesimen utuh seekor bayi mamooth di Siberia dua tahun yang lalu, para ilmuwan berhasil memetakan lebih dari 70% genom mamooth yang merinci banyak hal dasar yang amat diperlukan untuk menghidupkan hewan kembali hewan purba itu. “Saya dulu tertawa mendengar Steven Spielberg (sutradara kawakan yang juga menangani pembuatan film The Lost World) berkata bahwa kloning binatang yang sudah punah tak bisa dihindari. Tapi kini saya tak lagi tertawa, setidaknya menyangkut mamooth. Ini bakal terjadi. Tinggal detailnya saja,” ujar Hendrik Poinar, pakar DNA purbakala dari McMaster University.

Dalam kasus membangunkan kembali binatang purba itu, pertama-tama haruslah didapatkan urutan DNA yang lengkap dari hewan punah yang hendak dibuat kembali. Urutan DNA ini amat panjang, bisa jadi terdiri atas milyaran pasangan basa (purin – pirimidin). Selanjutnya, para ilmuwan perlu membuat peta dari genom hewan tersebut. Keseluruhan genom itu kemudian harus diurutkan ulang berkali-kali untuk membuang DNA asing yang bukan berasal dari spesies tersebut. Kemudian, barulah DNA tersebut dikemas dalam benuk kromosom. Setelah memperoleh kromosom yang dapat digunakan, dapatlah dibuat inti sel sintetis yang nantinya (seperti yang diceritakan tadi) akan diselipkan ke sel tanpa inti dari induk angkatnya. Induk angkat tersebut diusahakan berkerabat dekat dengan hewan rancangan tadi, satu genus, atau setidaknya satu famili.

Untuk banyak spesies lain yang berlum terlampau jauh rentang waktu kepunahannya, hal itu jauh lebih mudah. Untuk serigala Tasmania, sejauh ini para ilmuwan telah berhasil membangun ulang sebagian besar dari DNA nya, terutama bagian yang membentuk bangun dasar tubuh. Dalam DNA berpenanda radioaktif yang disuntikkan ke tubuh beberapa hewan percobaan, terlihat bahwa DNA yang mengkode pembentukan tulang dan beberapa organ telah berhasil diisolasi. Karena itu, para ilmuwan terus mencari spesimen yang lebih utuh dan segar dari tiap-tiap hewan punah tersebut untuk membangun perpustakaan gen yang lebih lengkap. Pastilah, bicara soal menghidupkan lagi spesies yang telah punah dewasa ini tidak lagi dianggapscience-fiction belaka.

Percayalah, keberhasilan membangkitkan kembali harimau Jawa, serigala Tasmania, burung Dodo, mamooth, bahkan dinosaurus(?) hanya tinggal menunggu waktu saja. Namun, letak permasalahannya bukanlah di situ, bukan soal teknologinya, tetapi lebih ke soal etis. Ketika kita berhasil mengklon hewan yang telah punah, kita akan mendapatkan hewan yang sebatang kara di kebun binatang, bukan di habitat aslinya yang memang sudah tidak ada. Perlu dipertimbangkan kembali baik dan buruknya membangunkan kembali spesies yang telah punah. Memang, keberhasilan seperti itu akan membawa terobosan yang amat revolusioner di bidang sains, khususnya biologi, akan tetapi secara etis masih banyak sekali yang perlu dipertimbangkan.

Entahlah bagaimana akhirnya nanti. Namun saya pribadi yakin bahwa tak lama lagi akan ada banyak spesies punah yang dapat dibangun kembali, tentunya dengan segala kontroversi yang menyertainya!

Referensi :
- National Geographic
- How To Build a Dinosaur: Extinction doesn’t have to be forever by Jack Horner, James Gorman

read more

Rayap yang ~menjengkelkan~ menguntungkan

Setiap musim penghujan, seringkali kita diganggu oleh segerombolan laron yang mengitari lampu diruang tamu atau di ruangan lain yang bisa menjadi sangat menjengkelkan. bandel..! kata nenek. memang wajar sih, soalnya binatang yang satu ini termasuk kategori yang "pantang menyerah" dalam urusan bikin jengkel. Sudah di sapu dan dibersihkan, masih saja banyak yang berterbangan. Lampu dimatikan, mereka berjatuhan, yang akhirnya makin membuat kita sibuk dengan bulu2 yang berterbangan. Masih kata nenek sih, mereka itu sedang dalam perjalanan menuju bulan..

Lupakan saja tentang legenda laron menuju bulan dalam rangka mengikuti sayembara. Hal yg harus anda perhatikan setelah kejadian itu adalah "memberikan perlindungan yang optimal terhadap barang-barang dan bagian rumah yang terbuat dari kayu..! "
Dalam perjalanannya menuju bulan..ups.. mengitari lampu maksud saya, ada yg kemudian jatuh cinta kepada rekan sekelompoknya. Nah, sepasang laron yg sudah saling jatuh hati ini akhirnya jatuh beneran ke lantai (tanah) menanggalkan sayapnya dan kemudian diiringi rasa cinta mereka bergandengan (seperti anak kecil main kereta-keretaan) mencari lubang yang dapat dipakai untuk berbulan madu. 

Dalam rumah tangga laron (Ordo Orthoptera) yg masih beranggotakan 2 personal inilah awal sebuah kerajaan dibentuk. Mula-mula semua pekerjaan mereka lakukan sendiri, seperti menggotong telur ke sudut penetasan, menyingkirkan tanah longsor, menutup celah bocor, dan berbagi makanan tentunya. Namun ketika sudah banyak telur yang menetas, maka "raja dan ratu" laron tadi sudah resmi dinobatkan.
Pekerjaan pun diambil alih oleh anak-anak laron sebagai rakyat jelata, mereka disebut rayap, alih-alih laron seperti bapak-ibunya.
Sementara itu, sang ratu laron hanya bertugas berkembang biak. bertelur dan terus bertelur. Tidak tanggung-tanggung, satu hari ratu laron bisa menghasilkan 18ribu telur. Yupz, 30 butir tiap menit selama 10 jam kerja. Ya, meskipun kadang2 dia juga mengambil cuti barang beberapa hari. bahkan ratu Macrotermes Natalensis dari afrika pernah dihitung sampai 80ribu butir telur perharinya. 
Ratu rayap yg terus-menerus bersalin ini bisa berumur panjang sampai 20 tahun. karena selain kerjanya cuma seperti itu, mulai dari pelayanan sampai gizi makanan ditanggung terjamin. Makan-nya di suapin loh..!


ukuranya bisa mencapai 15 cm seperti jenis Macrotermes natalensis. 

Anak-anak mandul yang militan

Anak-anak yg menetas dari telur kerajaan rayap ini berbeda-beda sosok tubuhnya. Ada yang mempunyai rahang yang luar biasa besarnya, sehingga ditugaskan sebagai serdadu. Kasta perajurit bagian gigit-menggigit ini bisa jantan dan bisa betina, tetapi semuanya mandul karena alat kelamin mereka tidak tumbuh sempurna. Dan kasta yg lainnya adalah saudara para rayap serdadu ini. Mereka memiliki rahang yg tidak begitu besar namun cukup kuat untuk menggerogoti kayu mati sampai keropos. Juga bertugas menyuapi  anak2 dan sang ratu selain menggotong apa saja yg perlu digotong. Mereka juga dari jantan dan betina. Dan kesemuanya mandul.

Kemandulan masal ini karena dulu telur yg ditetaskan menjadi mereka ini tidak dibuahi. Semacam telur hermafrodit. Kalau ada telur yg dibuahi oleh sperma sang raja rayap, anak yg kemudian lahir tentu saja normal. Tetapi ternyata sang ratu punya kebijakannya sendiri. Kalau ia memandang perlu agar sang anak tidak tumbuh menjadi anak subur, maka ia akan memberikan hormon feromon primer yg akan membuat macet perkembangan kelamin anak tersebut (yg nantinya akan terus menjadi robot mandul). Yang diberikan lewat mulut ketika anak bertugas menyuapi ibunya. Namun ketika sang ratu memandang perlu untuk menghasilkan anak yg akan meneruskan generasinya, ia tidak memberikan hormon pencegah dan membiarkan anak itu tumbuh menjadi mahluk berkelamin~bisa jantan, bisa betina~, yg nantinya akan kita sebut laron.  



Untuk memberikan makan anak2 yg masih lemah perutnya, mereka bercocok tanam jamur. Mereka mengunyah kayu sampai lumat, dan kemudian membuat wadah2 berongga seperti "spons" untuk perkembang-biakannya. Jamur ini dipanen dan dimakan bersama tempat penanamannya.
selama diperintah oleh bapak-ibunya, para rayap pekerja ini terus mengganyangi kayu lapuk agar teruarai lebih lanjut lagi menjadi bahan organik. Dalam usus para coptotermes ini, banyak terpelihara bakteri dan Flagellata (protozoa yg bercambuk). Mahluk piaraan ini mengeluarkan enzim pencerna selulosa kayu sampai menjadi zat pati yg lebih sederhana. Zat yang berupa tepung ini kemudian dimakan oleh bakteri dan flagellata itu. Tapi selebihnya juga diserap oleh tubuh rayap yang memeliharanya. Tetapi yang tampak adalah, rayap itu menggerogoti perabotan dan peralatan kayu kita.  Suatu keuntungan bagi alam plus perusahaan pembasmi rayap, yang menjengkelkan para kepala rumah tangga.
so, perlindungan lebih awal mungkin akan lebih mengefisiensikan pengeluaran biaya anda.

read more