Jika
anda pernah melihat penggaris yang dipakai di sekolah dasar dan
menengah, kemungkinan besar penggaris itu panjangnya 30 sentimeter.
Tigapuluh sentimeter itu lebih kurang sama dengan 12 inci atau 1 kaki
(foot, ini satuan panjang ala Kerajaan Inggris).
Dalam
bidang komputer dan elektronika, panjang 30 sentimeter memiliki arti
khusus. Arti khusus yang penting dan menjadi pegangan dalam merancang
dan membangun rangkaian mikroelektronika dan rangkaian terpadu
(integrated circuit, IC).
Tigapuluh
sentimeter lebih kurang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang
elektromagnetik dalam waktu satu per milyar detik. Perioda satu per
milyar detik berkorespondensi dengan frekuensi 1 milyar daur (cycle) per
detik (giga hertz, GHz), jadi lebih kurang pada orde/skala yang sama
dengan kecepatan komputer saat ini.
Faktor
30 sentimeter menjadi penting dalam merancang sebuah rangkaian
elektronika yang beroperasi pada frekuensi GHz. Dalam rangkaian
elektronika skala GHz, daur arus listrik dalam rangkaian akan
menghasilkan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang pada
sekitar skala sentimeter. Jika rangkaian elektronika tersebut berukuran
juga pada skala sentimeter, maka insinyur yang merancang rangkaian
tersebut harus mempertimbangkan faktor waktu yang diperlukan untuk
perambatan gelombang elektromagnetik dalam rangkaian.
Problem
serupa, yakni memperhitungkan faktor waktu yang diperlukan untuk
perambatan gelombang elektromagnetik, muncul dalam banyak teknologi
sehari-hari: radar, telekomunikasi seluler dan satelit, jaringan serat
optik (optical fiber), global positioning system, perpetaan, geodesi,
dan banyak lagi.
Dalam
fisika partikel eksperimen, problem ini muncul ketika fisikawan harus
mempertimbangkan waktu tempuh sinyal dalam serat optik dari detektor
yang terletak 100 meter di bawah tanah ke komputer yang membaca dan
menyimpan data di permukaan tanah. Sebagai contoh, akselerator LHC
beroperasi dengan frekuensi 40 MHz atau periode 25 per milyar detik.
Setiap 25 per milyar detik, terjadi beberapa tumbukan/interaksi di dalam
detektor. Dengan menggunakan aturan 30 sentimeter, kita tahu bahwa
selama 25 per milyar detik, cahaya akan menempuh jarak 7.5 meter.
Padahal jarak dari bawah tanah ke permukaan tanah adalah 100 meter
lebih! Sebelum sinyal dari detektor mencapai permukaan tanah dan direkam
dalam komputer, detektor sudah menerima data kembali!
Padahal
detektor di bawah tanah pada umumnya memerlukan konfirmasi (handshake)
dengan komputer yang terletak di permukaan: apakah sinyal/informasi
yang dikirimkan sudah sampai atau belum. Dengan pertimbangan itu, maka
detektor di bawah tanah dirancang untuk menyimpan sementara data-data
tumbukan/interaksi partikel dalam sebuah tempat penyimpanan sementara
(buffer memory). Sehingga bila karena suatu sebab kiriman informasi dari
bawah tanah ke permukaan terganggu, detektor di bawah tanah akan
menerima kabar dari komputer di permukaan bahwa informasi yang dikirim
belum diterima, dan bisa dikirimkan kembali.
Kok
bicara fisika partikel eksperimen kedengarannya seperti teknik elektro
atau instrumentasi! Ini semua karena kebutuhan: untuk membangun alat
eksperimen fisika partikel diperlukan kerjsama antara fisikawan dengan
insinyur: baik insinyur teknik tenaga listrik, teknik elektronika,
teknik mesin, teknik pendinginan, teknik komputer, teknik sipil, dll.
Tanpa kerjasama tersebut, tidaklah mungkin alat dan fasilitas eksperimen
fisika partikel bisa dibangun.
Catatan:
Penggunaan ukuran 30 sentimeter untuk memberikan ilustrasi/gambaran
tentang kecepatan cahaya dan jarak yang ditempuh, dipopulerkan oleh
Laksamana Pertama (Commodore/Rear Admiral) Grace Hopper, seorang sesepuh
dalam bidang komputer dan informatika.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar