Latest News

Featured
Featured

Gallery

Technology

Video

Games

Recent Posts

Sunday, June 5, 2016

Inilah Kenapa Menemukan Elemen Baru Sangat Susah



Menemukan elemen baru sekarang tidak semudah seperti jaman dulu. Dulu, semua bisa mengisolasi oksigen cuma dengan membakar sedikit merkuri (II) oksida. Sekarang, para scientist menghabiskan bertahun-tahun menggunakan akselerator partikel raksasa untuk membenturkan basically dua-tiga partikel kecil. Dan kemungkinannya lebih kecil lagi pasangan atom yang cocok kebetulan bertumbukan dan menjadi apa coba tebak? Bukan sebuah atom unsur baru tapi berbagai data komputer yang mengatakan bahwa atom yang baru hanya berhasil stabil seperjutaan detik sebelum luruh jadi ketiadaan. Selamat untuk elemen barunya nak.

Sudah habis masa scientist tunggal yang menemukan unsur di lab mereka sendiri. Sekarang, membutuhkan lebih dari 100 scientist, terpisah di empat tim di tiga negara, untuk menemukan unsur baru untuk ditambahkan ke tabel periodik. Unsur baru ini disebut superberat, yang nukleusnya sangat padat sehingga mereka tidak bisa ada di alam. Penemuan ini melengkapi periode tujuh di tabel periodik dan melangkahkan scientist menuju tujuan utama: pulau kestabilan, dimana unsur superberat dapat eksis dalam waktu lama dan ga luruh dalam sepersekian detik. Tapi perjuangan kesana butuh pembentur partikel baru dan bertahun-tahun riset.

Elemen superberat adalah elemen yang nomor atomnya lebih dari 100, berarti nukleus mereka mengandung 100 atau lebih proton. Proton bermuatan positif yang berarti mereka menolak satu sama lain bila terlalu rapat. Di elemen yang lebih ringan, gaya nuklir lemah yang diberikan oleh neutron dan partikel lainnya menetralkan gaya tolak antarproton, cukup untuk menstabilkan nukleus. “Ketika kita dapat nukleus yang lebih berat, ada terlalu banyak partikel sehingga tidak bisa menahan dirinya terlalu lama” kata Dawn Shaughnessy, project leader dari program elemen berat Lawrence Livermore National Laboratory yang menemukan empat elemen baru.

Bahkan di alam semesta ini yang probabilitasnya sangat luas, dimana sesuatu seperti planet berinti berlian eksis, atom superberat sangat sangat langka. “Kalau kita mengasumsikan kalau fisika tetap sama dimanapun kita pergi, mungkin ada supernova dimana superberat dapat eksis selama beberapa milisekon” kata Shaughnessy. Tapi taruahan terbaik untuk menemukan superberat di bumi adalah lewat akselerator partikel dimana scientist mencoba membuat superberat dengan menabrakkan nukleus dari elemen yang lebih ringan.

Contohnya, untuk membuat elemen 117 (ununheptium), mereka menabrakkan kalsium (nomor atom 20) ke target berkelium (nomor atom 97). “Kalau ditambahkan jadi 117” katanya. “Kita benar benar cuma menyatukan protonnya untuk membuat elemen baru”

Tapi ini butuh keahlian. Atom yang akan dibenturkan butuh energi yang cukup untuk mengatasi kekuatan repulsif dari semua proton yang dibenturkan, kalau tidak, nukleusnya akan terlontar satu sama lain. Di sisi lain, jika atomnya punya terlalu banyak energi, nukleusnya akan hancur ketika tumbukan. “Ada titik cantik dimana mereka bisa bersatu dan bergabung” kata Paul Karol, pejabat di International Union of Pure and Applied Chemistry yang bekerja untuk menemukan elemen baru. Menemukan “titik cantik” itu butuh banyak eksperimen, menebak, serta keberuntungan.

Setelah mereka mengkalibrasi energinya, mereka cuma menembakkan atomnya sampai ada yang bertumbukan. Butuh bertahun tahun. Ketika itu terjadi, komputer akan merekamnya dan saintis bisa mencatat sifat elemen tersebut dan bekerja ke atom yang lebih berat.

Lalu apa tujuannya? Teorinya, para scientist akhirnya akan menemukan superberat yang cukup stabil untuk eksis lebih dari beberapa milisekon. Kestabilan ini karena kita punya angka gaya nuklir lemah dari neutron yang tepat untuk menetralkan kerepulsifan proton. Kesetimbangan ini ditemukan di lokasi teoretikal bernama “Pulau Kestabilan”, titik diluar susunan atom stabil normal. Superberat di pulau ini dapat memiliki sifat yang luar biasa.

Dan karena empat elemen baru ini menutup periode tujuh dari tabel periodik, menemukan periode selanjutnya akan sangat sulit. Ketika nukleus menjadi semakin masif, elektron yang mengorbit akan semakin berenergi. Di periode delapan, elektronnya akan sangat berenergi sehingga mereka bergerak mendekati kecepatan cahaya. Kata Einstein, kalau kecepatan objek mendekati kecepatan cahaya, massanya dan energinya akan terpengaruh. Sekarang gabungkan itu dengan semua keanehan fisika kuantum. “Itu mengubah segalanya yang kompleks menjadi sangat kompleks” kata Karol.

Bahkan logika tabel periodik mungkin akan berubah. “Elemen 114 adalah contoh yang bagus” kata Shaughnessy. Itu seperti logam, dan seperti gas, tapi di tabel periodik bahkan posisinya tidak mendekati gas mulia. Sesuatu seperti ini yang membuat para pakar kimia berpikir apakah disiplin ilmu mereka benar benar memiliki suatu keteraturan.

[ Wired | Making New Elements Gets a Lot Harder From Here | Nick Stockton ]

Scientist Bilang Gula “R” dalam “RNA” Mungkin Berlimpah di Luar Angkasa

Komet (Sumber: NASA APOD)

Penelitian baru menunjukkan bahwa gula ribosa, huruf R di RNA (Asam Ribonukleat), mungkin ditemukan di komet dan asteroid yang melintasi tatasurya dan mungkin lebih berlimpah di luar angkasa daripada yang pernah dipikirkan sebelumnya.

Penemuan ini berimplikasi tidak hanya dalam studi menentukan asal kehidupan di bumi namun juga pemahaman bahwa mungkin ada kehidupan diluar planet kita.

Scientist telah mengetahui bahwa beberapa molekul yang penting untuk terjadinya kehidupan, termasuk asam amino, basa nukleat dan lainnya dapat dibuat melalui interaksi komet es dan radiasi luar angkasa. Tapi ribosa, yang menjadi tulang punggung RNA sulit dipahami, hingga sekarang.

Karya baru ini, dipublikasikan (5/4) di jurnal ilmiah Science, “Seperti mengisi bagian dari puzzle” kata astrokimiawan dari NASA Ames Research Center, Andrew Mattioda. “Bila semua molekul yang penting untuk kehidupan ada dimana-mana di luar angkasa, probabilitasnya jadi lebih tinggi kalo kau bisa menemukan kehidupan di luar Bumi” katanya.

RNA, singkatan dari Asam Ribonukleat, adalah salah satu dari tiga makromolekul yang penting untuk semua kehidupan di Bumi.  Dua yang lain adalah DNA dan protein.

Banyak scientist percaya bahwa RNA adalah molekul yang lebih tua daripada DNA dan sebelum DNA ada, mungkin “dunia RNA” eksis di Bumi. Tapi, ribosa, komponen kunci dalam RNA hanya terbentuk dalam kondisi tertentu, dan kondisi itu, kata scientist, tidak terjadi di planet kita sebelum makhluk hidup berevolusi. Jadi, darimana ribosa dalam molekul RNA pertama muncul?

Untuk melihat apakah molekul ini mungkin dikirim ke Bumi melalui komet, sekelompok peneliti membuat ulang kondisi tata surya awal di sebuah lab di Perancis untuk melihat apakah ribosa dapat dibuat di luar angkasa.

Mereka memulai dengan air, metanol, dan ammonia karena molekul berikut sangat melimpah di tata surya awal dan di awan gas di seluruh alam semesta. Bahan tersebut diletakkan dalam vakum dan kemudian didinginkan ke suhu cryogenik 80 derajat kelvin dan diradiasi dengan UV. Es yang dihasilkan kemudian dipanaskan ke suhu ruang yang menyebabkan molekul yang mudah menguap menyublim sehingga menghasilkan lapisan tipis material.

“Simulasi ini hanya untuk es komet, tidak untuk debu komet” kata Uwe Meierhenrich, seorang kimiawan di Universitas Sophia Antipolis di Nice, Perancis, dan salah satu penulis jurnal. Penelitian ini butuh waktu enam hari dan menghasilkan 100 mikrogram residu es di lab.

Es komet buatan sudah dibuat berkali kali di berbagai lab di seluruh dunia, namun baru sekarang para ilmuwan dapat mendeteksi gula dan molekul terkait gula lainnya seperti ribosa dalam sampel.

Cornelia Meinert, Universitas Sophia Antipolis, juga menjelaskan bahwa tidak hanya gula yang tercipta namun juga asam amino, asam karboksilat, dan alkohol. “Kami dihadapkan pada sampel yang sangat kompleks dengan molekul beragam, sehingga identifikasinya sangat sulit”. Meinert bilang itu hingga kelompoknya menggunakan teknik baru bernama Kromatografi Gas Multidimensi yang memungkinkan mereka mendeteksi ribosa.

Menambahkan gula ke dalam daftar bahan yang bisa terbentuk di luar angkasa adalah langkah penting untuk memahami apakah bahan penyusun kehidupan dapat membentuk kehidupan di planet lain. “Selama ini material tersebut berperan dalam mengawali kehidupan. Ada kemungkinan mereka akan muncul untuk membantu” kata Scott Sandford dari Ames Research Center NASA.

[ Phys | Scientists say the 'R' in RNA may be abundant in space | Deborah Netburn ]

Baca jurnal selengkapnya disini:
“Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs”
Link Download: http://science.sciencemag.org.sci-hub.io/content/352/6282/208


Seberapa Renyah Coklatmu?


(Sumber: MIT)

Sejak tahun 1600-an, para pembuat coklat telah menyempurnakan seni membuat bonbon, mewariskan teknik untuk membuat cangkang coklat yang rata dan mulus.

Sekarang, sebuah teori dan teknik pembuatan sederhana yang dirancang oleh insinyur di MIT (Massachusetts Institute of Technology) mungkin bisa membantu para seniman coklat untuk membuat cangkang bonbon mereka yang mulus dan mengatur ketebalannya secara presisi. Penelitian ini juga dapat dimanfaatkan diluar toko coklat, hanya dengan mengetahui beberapa variabel kunci, insinyur dapat memprediksi respons mekanikal dari beberapa jenis cangkang, dari kapsul obat kecil hingga badan roket dan pesawat terbang. Penelitian ini dimuat di jurnal Nature Communications.

Para peneliti mengembangkan teknik untuk membuat cangkang yang tipis dan lentur, dengan meneteskan polimer cair diatas benda berbentuk lingkaran seperti bola ping-pong. Mereka membiarkan cairannya melapisi tiap cetakan dan mengeras selama 15 menit. Lalu mereka mengupas cangkangnya dari cetakannya dan mendapati bahwa cangkangnya ternyata mulus, bebas dari segala kecacatan, dengan ketebalan yang hampir merata.

Mengkombinasikan teknik sederhana ini dengan teori yang mereka keluarkan, tim peneliti membuat berbagai cangkang dengan ketebalan yang bervariasi dengan mengganti beberapa variabel seperti ukuran cetakan dan massa jenis polimer. Ternyata ketebalan akhir cangkang tidak dipengaruhi oleh volume cairan atau ketinggian dimana cairan ditumpahkan ke cetakan.

“Pikirkan formula ini sebagai resep,” kata Pedro Reis, Professor teknik mesin, sipil dan lingkungan di MIT. “Saya yakin para pembuat coklat punya serangkaian teknik yang mereka tahu akan bekerja, namun teori ini menyediakan pemahaman kuantitatif tentang apa yang terjadi dan bisa diprediksi”

Reis berharap bahwa studi ini akan membangkitkan kembali gairah di mekanika cangkang, bidang studi yang pernah booming di tahun 1950-1960.

Tim ini awalnya terinspirasi dari video para pembuat coklat membuat bonbon dengan menuangkan coklat ke cetakan. Tim Reis berandai-andai apakah ada cara untuk memprediksi ketebalan akhir dari lapisan itu.

Tim mereka menuangkan polimer dan mendapati ketebalan yang sama dari atas sampai ke dasar, tapi kenapa? Untuk menjawab pertanyaan itu, Reis dan timnya mengkarakterisasi dinamika pelapisan di tiap percobaan mereka, termasuk sifat fisik polimer, ukuran cetakan, seberapa cepat cairan mengalir kebawah cetakan dan waktu yang dibutuhkan polimer untuk mengeras.

Dari data tersebut, para scientist menemukan formula sederhana untuk mengestimasi ketebalan akhir dari cangkang, yaitu akar dari ( (viskositas cairan dikali radius cetakan) dibagi (waktu pengerasan polimer dikali massa jenis polimer dikali kecepatan gravitasi) ) (Dunno how to write the formula, see the video.)



[ MIT News | How Crispy is Your Bonbon | Jennifer Chu ]
Videos

Recent Post