Info Astro 2022 Photrait #1: Paul A. M. Dirac
Oleh : Steven Mathias Holme, Fisika UI 2021
Paul Adrien Maurice Dirac atau lebih dikenal sebagai Paul Dirac merupakan seorang fisikawan yang lahir pada 8 Agustus 1902 di Bristol, Inggris. Paul Dirac merupakan salah satu penemu mekanika kuantum dan elektrodinamika kuantum. Penelitiannya yang paling terkenal adalah penelitiannya pada teori kuantum relativistik elektron dan prediksinya akan keberadaan antimatter. Berbagai penelitiannya menyebabkannya menjadi salah satu fisikawan paling berpengaruh pada abad ke-20. Pada 1933 Paul Dirac dihargai Penghargaan Nobel dalam bidang fisika bersama Fiskawan dari Austria Erwin Schrödinger.
Paul Dirac merupakan salah satu dari tiga saudara yang lahir dari Ibu Florence Hannah Holten yang berasal dari Inggris dan Ayah Charles Adrien Ladislas Dirac yang berasal dari Swiss. Paul Dirac menjalani pendidikan awalnya di Merchant Venturer’s Technical College, dimana Ia unggul dalam matematika dan sains, namun ayahnya menginginkannya untuk unggul juga dalam bahasa Prancis. Ia memberi tahu bahwa pada masa kecilnya ayahnya hanya akan meresponnya jika Ia berbicara dalam bahasa Prancis, Sering dibicarakan bahwa ini menjadi alasan Paul Dirac jarang berbicara hingga masa dewasanya.
Berdasarkan keinginan ayahnya, Dirac melanjutkan pendidikannya dalam teknik listrik di University of Bristol (1918–1921). Setelah tidak mampu memperoleh pekerjaan setelah lulus, Dirac melanjutkan pembelajaran dalam matematika. Karya Albert Einstein mengenai teori relativitas pada waktu ini telah menjadi populer melalui media massal, dan segi teknis dari teori relativitas ini memikat perhatian dari Paul Dirac dan Ia mempelajarinya dengan sendiri. Mengikuti nasihat professor matematikanya, Dirac melanjutkan Pendidikan di University of Cambridge sebagai mahasiswa penelitian. Melalui pembimbingnya Ralph Fowler, Dirac memperoleh sebuah karya ilmiah oleh Werner Heisenberg yang belum dipublikasikan. Melalui serangkaian makalah dan tesis doktoralnya, Dirac mengembangkan gagasan Hesienberg dan menghasilkan sebuah formulasi general dari mekanika kuantum. Pencapaian ini yang dicapai sebelum memperoleh doktoralnya menaruhnya dalam peringkat fisikawan terkemuka lain dalam bidangnya.
Dirac kemudian menggunakan pendekatan matriks bersama dengan persamaan gelombang Schrödinger untuk mengembangkan teori transformasi dalam mekanika kuantum, yang mengatakan bahwa keadaan kuantum sebuah partikel ditentukan oleh sebuah vector keadaan dalam ruang abstrak. Teori ini berhasil menyatukan pandangan bertentangan mekanika kuantum dari Heisenberg dan Erwin Schrödinger. Dalam perjalanannya, Dirac mengembangkan pula Statistika Fermi-Dirac. Dirac kemudian mengalihkan perhatiannya kepada penyatuan antara teori relativitas dan teori kuantum. Dalam karyanya di 1927, Teori Kuantum Radiasi, Dirac mengembangkan metode untuk kuantisasi gelombang elektronmagnetik yang dinamakan Kuantisasi Kedua. Karya ini dianggap oleh banyak menjadi awal sebenarnya dari elektrodinamika kuantum. Dirac kemudian berusaha untuk mengembangkan sebuah persamaan gerak partikel kuantum yang tidak mengabaikan pengaruh relativistik.
Pada 1928, Dirac menurunkan secara matematis sebuah persamaan gelombang untuk sebuah elektron yang mempertimbangkan relativitas dan mekanika kuantum, dan mampu memprediksi karakteristiknya (Spin, muatan magnetik) dengan ketelitian yang tinggi. Persamaan ini juga berhasil dalam mendeskripsikan spin (momen magnetik), sebuah bilangan kuantum yang sebelumnya tidak dijelaskan dengan baik. Persamaan ini akan lebih dikenal dengan nama Persamaan Dirac, dan tidak hanya mendeskripsikan gerak untuk elektron namun semua partikel besar dengan spin -1/2. Persamaan Dirac dikatakan menjadi karya tunggal paling berpengaruh dari Paul Dirac.
Persamaan Dirac pada awalnya tidak sepenuhnya sempurnya karena merespon pada energi yang bernilai negatif, dan hal ini disadari oleh Dirac. Ia menyarankan perubahan akan persepsi ruang hampa dalam energi negatif elektron untuk dinyatakan sebagai lubang ”Holes“ yang bermuatan positif dan dapat diidentifikasikan sebagai proton, namun beberapa mengatakan bahwa massa sebuah elektron dan proton jauh beda sehingga perubahan persepsi tersebut tidak konklusif. Dirac kemudian mengatakan di 1931 bahwa untuk menjaga agar persamaan dirac konsisten, perlu terdapat sebuah keadaan invers dari elektron yang bermuatan positif, sebuah antielectron. Satu tahun kemudian, Carl Anderson berhasil menemukan sebuah antielektron secara tidak sengaja, anti-partikel ini kemudian akan dinamakan positron. Keberhasilan tidak sengaja akan penemuan partikel baru, dan mengarah pada Dirac memperoleh Penghargaan Nobel bersama Erwin Schrödinger.
Pada 1931, Dirac memprediksi pula keberadaan sebuah partikel monopol magnetik, sebuah partikel magnet dengan hanya satu kutub. Sampai sekarang tidak pernah ada ditemukan monopol magnetik. Setelah 1932, terdapat banyak penemuan partikel baru yang sering bersifat berantakan atau aneh. Namun untuk setiap partikel baru, sebuah anti-partikel ada. Karakteristik universal ini pertama kali ditemukan oleh Dirac. Dirac mengabungkan pandangannya dan prinsip dari mekanika kuantum dalam sebuah representasi matematis di bukunya ”The Principles of Quantum Mechanics”, yang diterbitkan pada 1930. Terdapat banyak hal yang terdapat dalam fisika teoritis yang menjadi hasil karya Dirac, Salah satunya merupakan banyaknya terminologi yang sekarang dipakai seperti fermion, boson, observable, commutator, eigenfunction, delta-function, dan ℏ untuk konstanta planck.
Walaupun mayoritas dari karyanya yang terkenal telah dilakukan pada tahap awal hidupnya, Dirac terus mengembangkan Fisika Kuantum lebih lanjut dalam berbagai karyanya seperti polarisasi vakum, simetri kuantum antara gelombang cahaya dan gelombang bahan, dan teknik renormalisasi dalam elektrodinamika kuantum. Dirac kemudian mengajar di Cambridge setelah memperoleh doktoralnya. Dirac tidak mengarah pada fisika nuklir (Tidak seperti banyak fiiskawan dari generasinya), dan hanya berpartisipasi secara kecil dalam perkembangan bom atom pada perang dunia ke-2. Pada 1937 Dirac menikah dengan Margit Balasz, saudari dari fisikawan Eugene Wigner. Mereka berdua tinggal di Inggris hingga 1969, saat Dirac pensiun dari Cambridge. Mereka kemudian pindah ke Amerika Serikat, dimana Dirac memegang peringkat proffesor di Florida State University hingga ia menghembuskan nafas terakhirnya pada October 20, 1984. Karya Ilmiah Dirac telah memajukan Dunia, dan mengarah pada penemuan-penemuan yang dapat lebih menjelaskan kinerja alam semeste. Karyanya hingga saat ini masih mengarah pada penemuan dan penggunaan baru.
Beberapa pencapaian Paul Dirac Antara Lain:
· 1932 — Posisi sebagai Professor Matematika Lucasian
· 1933 — Penghargaan Nobel dalam Fisika
· 1953 — Medal Copley
Referensi :
Ashrafi, F., Babanejad, S. A., Juybari, A. M., & Matehkolaee, M. J. A Review on Dirac–Jordan Transformation Theory.
Berry, Michael. (1998, Februari 1). Paul Dirac: the purest soul in physics. https://physicsworld.com/a/paul-dirac-the-purest-soul-in-physics/
Kojevnikov, A. (2021, October 16). P.A.M. Dirac. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/Paul-Dirac
Magnetic Academy. (2022). Paul Dirac. https://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/pioneers/paul-dirac
