Theoretical Breakthrough: Generating Matter and Antimatter from Nothing

Under just the right conditions -- which involve an ultra-high-intensity laser beam and a two-mile-long particle accelerator -- it could be possible to create something out of nothing, according to University of Michigan researchers.

The scientists and engineers have developed new equations that show how a high-energy electron beam combined with an intense laser pulse could rip apart a vacuum into its fundamental matter and antimatter components, and set off a cascade of events that generates additional pairs of particles and antiparticles.

"We can now calculate how, from a single electron, several hundred particles can be produced. We believe this happens in nature near pulsars and neutron stars," said Igor Sokolov, an engineering research scientist who conducted this research along with associate research scientist John Nees, emeritus electrical engineering professor Gerard Mourou and their colleagues in France.

At the heart of this work is the idea that a vacuum is not exactly nothing.

"It is better to say, following theoretical physicist Paul Dirac, that a vacuum, or nothing, is the combination of matter and antimatter -- particles and antiparticles.Their density is tremendous, but we cannot perceive any of them because their observable effects entirely cancel each other out," Sokolov said.

Matter and antimatter destroy each other when they come into contact under normal conditions.
"But in a strong electromagnetic field, this annihilation, which is typically a sink mechanism, can be the source of new particles," Nees said, "In the course of the annihilation, gamma photons appear, which can produce additional electrons and positrons."

A gamma photon is a high-energy particle of light. A positron is an anti-electron, a mirror-image particle with the same properties as an electron, but an opposite, positive charge.
The researchers describe this work as a theoretical breakthrough, and a "qualitative jump in theory."

An experiment in the late '90s managed to generate from a vacuum gamma photons and an occasional electron-positron pair. These new equations take this work a step farther to model how a strong laser field could promote the creation of more particles than were initially injected into an experiment through a particle accelerator.

"If the electron has a capability to become three particles within a very short time, this means it's not an electron any longer," Sokolov said. "The theory of the electron is based on the fact that it will be an electron forever. But in our calculations, each of the charged particles becomes a combination of three particles plus some number of photons."

The researchers have developed a tool to put their equations into practice in the future on a very small scale using the HERCULES laser at U-M. To test their theory's full potential, a HERCULES-type laser would have to be built at a particle accelerator such as the SLAC National Accelerator Laboratory at Stanford University. Such infrastructure is not currently planned.
This work could potentially have applications in inertial confinement fusion, which could produce cleaner energy from nuclear fusion reactions, the researchers say.
To Sokolov, it's fascinating from a philosophical perspective.
"The basic question what is a vacuum, and what is nothing, goes beyond science," he said. "It's embedded deeply in the base not only of theoretical physics, but of our philosophical perception of everything -- of reality, of life, even the religious question of could the world have come from nothing."

A paper on this work is published in Physical Review Letters.
Sokolov is a research scientist at the Space Physics Research Laboratory in the Department of Atmospheric, Oceanic and Space Sciences. Nees is an associate research scientist at the Center for Ultrafast Optical Science and an adjunct associate professor in the Department of Electrical Engineering and Computer Science. Mourou is the A.D. Moore Distinguished University Professor Emeritus of Electrical Engineering who is currently with the Institut de la Lumiere Extreme in France. Also contributing is Natalia M. Naumova, with the Laboratoire d'Optique Appliquee in France.
This research was supported in part by the Department of Energy.

Source: sciencedaily

Theoretical Breakthrough: Generating Matter and Antimatter from Nothing

Mengenal Gerakan Matahari

Keadaan terang atau gelap di Bumi tergantung kepada posisi Matahari. Kita akan menyebut fajar saat cahaya matahari masih malu-malu menerangi Bumi kita. Demikian juga sebutan siang hari untuk keadaan saat Matahari bersinar terang di langit. Di malam hari saat gelap gulita, Matahari tentunya sudah tidak tempak di langit. Keteraturan muncul dan menghilangnya Matahari ini menjadi acuan manusia untuk menentukan hitungan waktu dalam satu hari.

Dilihat dari Bumi, sepanjang tahun Matahari di langit seolah-olah bergerak sejauh 23.5° ke Utara dan 23.5° ke Selatan dari garis ekuator. Pergerakan ini terjadi karena sumbu rotasi Bumi memiliki kemiringan 23.5°.

Garis edar Matahari semu ini disebut garis ekliptika. Cara mudah untuk melihat pergerakan ini, perhatikan bahwa tempat terbit dan tenggelam Matahari bergeser dari waktu ke waktu. Tanam sebatang tongkat di tanah, perhatikan arah bayangan pada pagi hari di bulan Juni dan Desember. Pada bulan Juni, tampak arah bayangan condong ke Selatan, artinya Matahari sedang berada di Utara. Sedangkan pada bulan Desember, arah bayangan miring ke arah Selatan, yang berarti Matahari sedang berada di titik Selatan.

Di langit, posisi benda-benda langit seperti bintang dan planet digambarkan dengan koordinat langit yang terdiri dari deklinasi dan asensiorekta. Deklinasi dihitung dari ekuator, dalam koordinat Bumi sejajar dengan lintang. Satuan deklinasi adalah derajat. K arah Selatan, deklinasi memiliki tanda negatif, ke arah Utara tanda deklinasi positif. Sedangkan asensiorekta bersesuaian dengan bujur langit, dihitung dari sebuah titik acuan yang dinamakan Titik Aries, yang menjadi perpotongan garis ekuator dan ekliptika. Biasanya asensiorekta memakai satuan jam.

Gambar 1. Koordinat langit dan titik-titik equinox.

Kemiringan sumbu rotasi Bumi menyebabkan terjadinya perbedaan musim di Bumi. Saat Matahari berada di utara, maka Bumi Bagian Utara mengalami musim panas. Puncak musim panas di Bumi Bagian Utara terjadi pada bulan Juni. Matahari berada di titik paling Utara pada tanggal 21 Juni. Pada saat itu Matahari memiliki sudut deklinasi maksimum +23.5° atau juga disebut ‘summer solstice’. Kemudian Matahari akan bergerak ke Selatan dan berada di garis ekuator pada tanggal 21 Maret. Sudut deklinasi Matahari 0°, saat itu Matahari berada di titik musim gugur atau vernal equinox. Pada tanggal 21 Desember Matahari berada di titik musim dingin atau winter solstice, sudut deklinasi -23.5° , artinya Matahari berada di titik paling Selatan. Selanjutnya Matahari akan kembali bergerak ke utara dan mencapai ekuator pada tanggal 21 September yang disebut titik musim semi atau autumn equinox.

Penamaan titik-titik istimewa itu disesuaikan dengan musim di Bumi Bagian Utara. Musim yang berlangsung di Bumi Bagian Selatan merupakan kebalikan dari musim di Bumi Bagian Utara. Contohnya pada bulan Desember di Australia sedang terjadi musim panas, sementara di Kanada musim dingin. Pada musim panas, siang di sebuah tempat akan lebih panjang daripada malam. Contohnya di Eropa Utara, panjang siang bisa lebih dari 15 jam, sedangkan malam cuma 9 jam. Di Denmark, pada musim panas Matahari masih tampak terang padahal sudah jam 9 malam. Semakin tinggi lintang sebuah tempat, baik di Utara mau pun di Selatan, maka perbedaan waktu siang dan malam di setiap musim akan terasa. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 2.

Gambar 2. Garis edar Matahari pada musim panas dan musim dingin. Garis putus-putus adalah garis edar Matahari di atas horizon pengamat.

Bagi orang yang tinggal di daerah ekuator, perbedaaan tidak terlalu terasa. Perbedaan panjang siang dan malam tidak akan mencapai lebih dari setengah jam. Pulau Jawa berada di belahan Bumi Bagian Selatan tapi tidak terlalu jauh dari ekuator, yaitu sekitar 6 – 8° LS. Panjang siang maksimum akan dialami saat Matahari bergerak dari ekuator ke Selatan, selama kurang lebih sebulan setelah tanggal 21 September. Kemudian setelah dari titik paling Selatan pada bulan Desember, Matahari akan kembali ke ekuator pada tanggal 21 Maret. Panjang siang maksimum kembali terjadi selama kurang lebih sebulan sebelum titik musim gugur. Saat panjang siang maksimum ini, berarti Matahari terbit lebih cepat dan tenggelam lebih lama dari waktu rata-rata. Akibatnya pada jam 5 pagi sudah terang dan pada jam 6 sore masih terang juga. Periode panjang siang maksimum terjadi antara bulan Oktober dan Februari.

Dengan demikian saat Matahari berada di utara, yaitu sebelum dan sesudah bulan Juni, panjang siang lebih pendek daripada malam. Akibatnya, jam 5.30 baru terang dan jam 6 sore pun sudah agak gelap. Sedangkan pada tanggal di mana Matahari tepat berada di ekuator, yaitu tanggal 21 Maret dan 21 September, panjang siang dan malam di semua tampat akan sama, yaitu 12 jam.

Gambar 3. Pada bulan Juni, Bumi bagian Utara mendapat cahaya Matahari lebih banyak. Pada bulan Desember Bumi bagian Selatan mendapat cahaya Matahari lebih banyak.

Mengenal Gerakan Matahari

NASA Deteksi Cincin Terbesar Saturnus

Cincin terbesar Planet Saturnus yang belum pernah bisa dilihat sebelumnya akhirnya terdeteksi menggunakan teropong inframerah luar angkasa (Spitzer Space Telescope) milik Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika Serikat (NASA).

Laboratorium Propulsi Jet (JPL) NASA, Selasa (6/10), menyebutkan, meski partikel debu cincin sangat dingin (minus 158 derajat celsius), partikel debu itu tetap bersinar terkena radiasi panas.

Cincin terbesar Saturnus tersebut tidak pernah bisa dilihat karena partikel es dan debunya sangat panjang dan tersebar. Berbeda dengan tujuh cincin Saturnus yang lain, cincin ”baru” itu berjarak 6 juta kilometer dari planet dengan lebar 12 juta kilometer. Sebagai gambaran, cincin itu bisa menampung 1 miliar Planet Bumi.

”Ini cincin yang luar biasa besar,” kata ahli astronomi di University of Virginia di Charlottesville, Anne Verbiscer, dalam artikel di jurnal Nature.

Sumber material cincin terbesar tersebut diduga berasal dari Phoebe, salah satu bulan Saturnus yang mengorbit di dalam cincin. Phoebe diduga bertabrakan dengan Iapetus, bulan Saturnus yang lain yang mengorbit dengan arah yang berlawanan. Selama ini ahli astronomi menduga ada kaitan antara Phoebe dan Iapetus dan cincin ”baru” itu menjadi buktinya.

NASA Deteksi Cincin Terbesar Saturnus

Ditemukan Air di Bulan

Tiga misi terpisah yang sama-sama meneliti Bulan menemukan bukti meyakinkan bahwa ada air di sana. Air itu terdapat di kutub-kutub Bulan dan mungkin terbentuk oleh angin Matahari.

Tiga laporan yang akan dipublikasikan di journal Science hari Jumat menyebutkan air itu bergerak secara aktif, kadang terbentuk lalu menghilang lagi seiring dngan percampuran dengan debu di permukaan Bulan.

Salah satu laporan diambil dari misi Chandrayaan-1 -misi pertama India ke Bulan. Data yang diteliti Carle Pieters dari Brown University di Rhode Island menunjukkan bukti spectrographic keberadaan air. Air itu semakin banyak ditemukan di daerah yang makin dekat pada kutub Bulan.

"Saat kami menyebutkan 'ada air di Bulan', kami tidakmerujuk pada danau, lautan atau genangan. Air di Bulan yang kami maksud adalah molekul air dan hydroxyl (hidrogen dan oksigen) yang berinteraksi dengan molekul batuan dan debu di lapisan paling atas permukaan Bulan," ujar Pieters.

Sementara Jessica Sunshine dari University of Maryland menggunakan pemetaan infra merah dari wahana antariksa Deep Impact untuk membuktikan adanya air di Bulan. Peneliti lain, Roger Clark dari U.S. Geological Survey memanfaatkan spektrometer - yang menguraikan gelombang cahaya untuk menganalisa unsur dan senyawa benda - dari wahana Cassini dalam menemukan air tersebut.

Laporan mengenai keberadaan air di Bulan ini muncul tepat saat ketertarikan para peneliti terhadap air di Bulan memuncak. Badan Antariksa AS sudah sejak lama mencari air di Bulan untuk mendukung pangkalan yang akan didirikan di sana.

Bulan depan wahana Lunar Crater Observation and Sensing Satellite atau LCROSS milik NASA akan mencari air dengan menabrakkan wahana ke permukaan Bulan.

Ditemukan Air di Bulan

Fosil Telur Dinosaurus Ditemukan di India

Ahli geologi telah menemukan sekelompok fosil telur dinosaurus yang diperkirakan berusia 65 juta tahun. Kelompok telur dinosaurus itu ditemukan di sebuah desa di bagian selatan Provinsi Tamil Nadu, India.

"Kami menemukan bertumpuk-tumpuk telur, serta bagian tubuh dinosaurus. Setiap lapis dalam tumpukan itu terdiri dari delapan butir," kata M Ramkumar, seorang ahli geologi dari Universitas Periyar yang memimpin tim survei, seperti dikutip The Hindu, Kamis (1/10) kemarin.

Telur-telur dengan diameter 13-30 cm yang berada pada areal sekitar 1,2 meter itu ditemukan dalam selama survei yang dibiayai Lembaga Ilmiah Jerman-India.

Fosil telur itu tertimbun dalam sarang di bawah abu vulkanik dari eropsi Plateau Deccan, yang mungkin saja menyebabkan populasi dinosaurus punah.

Lokasi sarang telur-telur dinosaurus itu ditemukan di sepanjang tepian dan bawah aliran Sungai Cauvery. Di daerah aliran sungai itu juga ditemukan sisa-sisa kotoran dan tulang belulang dinosaurus.

"Penemuan dalam jumlah besar pada jalur yang sama mengindikasikan bahwa dinosaurus terus kembali ke situs itu untuk bersarang," kata Anbarasu, anggota tim survei.

Berkait dengan penemuan itu, para peneliti telah meminta pemerintah setempat untuk menjaga situs tersebut, mengingat temuan yang sama di India Utara pernah dijarah orang tak bertanggung jawab.

Fosil Telur Dinosaurus Ditemukan di India

Misteri Mukjizat nabi Musa

Masih ingatkah teman-teman dengan kisah mukjizat Nabi Musa yang membelah laut merah dengan tongkatnya? Jika salah satu diantara teman-teman yang menganggap kisah tersebut hanya merupakan dongeng belaka, sekarang mari kita simak tulisan yang saya uraikan dibawah ini.

Seorang Arkeolog bernama Ron Wyatt pada ahir tahun 1988 silam mengklaim bahwa dirinya telah menemukan beberapa bangkai roda kereta tempur kuno didasar laut merah. Menurutnya, mungkin ini merupakan bangkai kereta tempur Pharaoh yang tenggelam dilautan tsb saat digunakan untuk mengejar Musa bersama para pengikutnya.

Menurut pengakuannya, selain menemukan beberapa bangkai roda kereta tempur berkuda, Wyatt bersama para krunya juga menemukan beberapa tulang manusia dan tulang kuda ditempat yang sama.

Temuan ini tentunya semakin memperkuat dugaan bahwa sisa2 tulang belulang itu merupakan bagian dari kerangka para bala tentara Pharaoh yang tenggelam di laut Merah. Apalagi dari hasil pengujian yang dilakukan di Stockhlom University terhadap beberapa sisa tulang belulang yang berhasil ditemukan,memang benar adanya bahwa struktur dan kandungan beberapa tulang telah berusia sekitar 3500 tahun silam, dimana menurut sejarah,kejadian pengejaran itu juga terjadi dalam kurun waktu yang sama.
poros roda dari salah satu kereta kuda
Selain itu, ada suatu benda menarik yang juga berhasil ditemukan, yaitu poros roda dari salah satu kereta kuda yang kini keseluruhannya telah tertutup oleh batu karang, sehingga untuk saat ini bentuk aslinya sangat sulit untuk dilihat secara jelas. Mungkin Allah sengaja melindungi benda ini untuk menunjukkan kepada kita semua bahwa mukjizat yang diturunkan kepada Nabi2-Nya merupakan suatu hal yang nyata dan bukan merupakan cerita karangan belaka. Diantara beberapa bangkai kereta tadi, ditemukan pula sebuah roda dengan 4 buah jeruji yang terbuat dari emas. Sepertinya, inilah sisa dari roda kereta kuda yang ditunggangi oleh Pharaoh sang raja.

Lokasi penyeberangan diperkirakan berada di Teluk Aqaba di Nuweiba. Kedalaman maksimum perairan di sekitar lokasi penyeberangan adalah 800 meter di sisi ke arah Mesir dan 900 meter di sisi ke arah Arab. Sementara itu di sisi utara dan selatan lintasan penyeberangan (garis merah) kedalamannya mencapai 1500 meter. Kemiringan laut dari Nuweiba ke arah Teluk Aqaba sekitar 1/14 atau 4 derajat, sementara itu dari Teluk Nuweiba ke arah daratan Arab sekitar 1/10 atau 6 derajat

Diperkirakan jarak antara Nuweiba ke Arab sekitar 1800 meter.Lebar lintasan Laut Merah yang terbelah diperkirakan 900 meter. Dapatkah kita membayangkan berapa gaya yang diperlukan untuk dapat membelah air laut hingga memiliki lebar lintasan 900 meter dengan jarak 1800 meter pada kedalaman perairan yang rata2 mencapai ratusan meter untuk waktu yang cukup lama, mengingat pengikut Nabi Musa yang menurut sejarah berjumlah ribuan? (menurut tulisan lain diperkirakan jaraknya mencapai 7 km, dengan jumlah pengikut Nabi Musa sekitar 600.000 orang dan waktu yang ditempuh untuk menyeberang sekitar 4 jam).
Menurut sebuah perhitungan, diperkirakan diperlukan tekanan (gaya per satuan luas) sebesar 2.800.000 Newton/m2 atau setara dengan tekanan yang kita terima Jika menyelam di laut hingga kedalaman 280 meter. Jika kita kaitkan dengan kecepatan angin,menurut beberapa perhitungan, setidaknya diperlukan hembusan angin dengan kecepatan konstan 30 meter/detik (108 km/jam) sepanjang malam untuk dapat membelah dan mempertahankan belahan air laut tersebut dalam jangka waktu 4 jam!!! sungguh luar biasa, Allah Maha Besar.

Misteri Mukjizat nabi Musa

Ilmu Pengetahuan dan Agama

Seorang ahli dari barat menerangkan sebagai berikut:

"Pengetahuan itu berlawanan dengan khurafat, tetapi tidak berlawanan dengan agama. Dalam kebanyakan ilmu alam kedapatan paham tidak bertuhan (atheisme), tetapi pengetahuan yang sehat dan mendalami kenyataan, bebas dari paham yang demikian itu. Ilmu alam tidak bertentangan dengan agama. Mempelajari ilmu itu merupakan ibadat secara diam, dan pengakuan yang membisu tentang keindahan sesuatu yang kita selidiki dan kita pelajari, dan selanjutnya pengakuan tentang kekuasaan Penciptanya. Mempelajari ilmu alam itu tasbih (memuji Tuhan) tapi bukan berupa ucapan, melainkan tasbih berupa amal dan menolong bekerja. Pengetahuan ini bukan mengatakan mustahil akan memperoleh sebab yang pertama, yaitu Allah".

"Seorang ahli pengetahuan yang melihat setitik air, lalu dia mengetahuinya bahwa air itu tersusun dari oksigen dan hidrogen, dengan perbandingan tertentu, dan kalau sekiranya perbandingan itu berubah, niscaya air itu akan berubah pula menjadi sesuatu yang bukan air. Maka dengan itu ia akan meyakini kebesaran Pencipta, kekuasaan dan kebijaksanaan-Nya. Sebaliknya orang yang bukan ahli dalam ilmu alam, akan melihatnya idak lebih dari setitik air".

Sudah seharusnya kita sebagai Umat Islam senantiasa men-taddaburi ayata-ayat-Nya, baik yang qouliyah maupun kauniyah. Karena di sana terdapat lautan ilmu-Nya,serta dorongan/ motivasi untuk mengkaji maupun mengimplementasikannya. "Hai jama'ah jin dan manusia jika kamu sanggup menembus (melintasi) penjuru langit dan bumi, maka lintasilah, kamu tidak dapat menembusnya melainkan dengan kekuatan" (Ar Rahman :33). Dengan ayat ini manusia akan mengerti jika ingin menembus langit diperlukan energi yang besar.

Maka dengan segala bahan-bahan yang ada di alam ini manusia harus mampu mengkonversi energi tersebut. Masih banyak ayat-ayat Al Qur'an yang berkaitan dengan ilmu pengetahuan dan cabang-cabangnya. Allah SWT telah menciptakan alam beserta isi dan sistemnya dan juga telah mengajarkannya kepada manusia. Dengan mencermati Al Qur'an, akan melahirkan kajian-kajian yang lebih detail tentang keberadaan ciptaan-Nya.

Timbulnya ilmu pengetahuan, disebabkan kebutuhan-kebutuhan manusia yang berkemauan hidup bahagia. Dalam mencapai dan memenuhi kebutuhan hidupnya itu, manusia menggunakan akal pikirannya. Mereka menengadah ke langit, memandang alam sekitarnya dan melihat dirinya sendiri. Dalam hal ini memang telah menjadi qudrat dan iradat Nya, bahwa manusia dapat memikirkan sesuatu kebutuhan hidupnya. Telah tercantum dalam Al Qur'an perintah Allah SWT : "Katakanlah, perhatikanlah apa yang ada di langit dan di bumi. Tidaklah bermanfaat tanda kekuasaan Allah dan Rasul-rasul yang memberi peringatan bagi orang-orang yang tidak beriman" (Yunus: 101).

Hasil dari pemikiran manusia itu melahirkan ilmu pengetahuan dengan berbagai cabangnya. Maka ilmu pengetahuan bukanlah musuh atau lawan dari iman, melainkan sebagai wasailul hayah (sarana kehidupan) dan juga nantinya yang akan membimbing ke arah iman. Sebagaimana kita ketahui, banyak ahli ilmu pengetahuan yang berpikir dalam, telah dipimpin oleh pengetahuannya kepada suatu pandangan, bahwa di balik alam yang nyata ini ada kekuatan yang lebih tinggi, yang mengatur dan menyusunnya, memelihara segala sesuatu dengan ukuran dan perhitungan.

Dengan memahami bahwa semua ilmu itu adalah dari Allah SWT maka dalam mendalami dari berbagai disiplin ilmu pengetahuan pun (al kaun) harus mengacu firman Allah SWT sebagai referensi, sehingga akan semakin meneguhkan keimanan. Selain itu penerapan ilmu pengetahuan dan teknologi akan terkendali serta mengenal adab. Sebagai misal dalam dunia teknologi kedokteran, pengalihan sperma ke sebuah rahim seorang wanita -dalam proses bayi tabung- maka harus memperhatikan sperma itu diambil dari siapa diletakkan ke rahim siapa. Proses kesepakatan, perizinan juga harus jelas. Jangan sampai bayi lahir menjadi tidak jelas nasabnya. Di bidang astronomi tidak boleh diselewengkan untuk meramal nasib, padahal antara keduanya tak ada hubungan sama sekali. Dalam hal menikmati keindahan alam, akan menjadi suatu kedurhakaan jika dalam menikmatinya dengan membangun vila-vila untuk berbuat maksiyat. Namun seorang mu'min menjadikan alam semesta adalah untuk tafakur agar dekat dengan-Nya.

Semoga kita termasuk orang-orang yang sering sering tafakur.

Amin…..

Ilmu Pengetahuan dan Agama