Mengapa Kita Tak Bisa Menembus Dinding Meski Atom Hampir Kosong?

KOMPAS.com - Pernahkah kamu bertanya-tanya, jika atom sebagian besar adalah ruang kosong, mengapa kita tidak bisa berjalan menembus tembok? Secara teori, ini terdengar masuk akal. Namun, kenyataannya, upaya seperti itu hanya akan membuat kita cedera hidung. Jawabannya ada pada dua prinsip penting fisika: tolakan elektrostatik dan prinsip pengecualian Pauli.

Atom, unit dasar pembentuk materi, sebagian besar adalah ruang kosong. Pusatnya berupa inti atom yang sangat kecil—sekitar 100.000 kali lebih kecil dari ukuran keseluruhan atom—dikelilingi elektron yang bergerak jauh darinya. Lalu, mengapa benda padat terasa keras?

Menurut Raheem Hashmani, kandidat doktor fisika di University of Wisconsin-Madison, dalam mekanika kuantum, elektron tidak bergerak dalam orbit rapi seperti di buku pelajaran. Sebaliknya, elektron membentuk awan probabilitas—area kabur yang menunjukkan kemungkinan posisi elektron. Awan ini bersifat negatif di bagian tepinya.

“Jika saya mencoba berjalan menembus tembok, atom-atom dalam tubuh saya akan berhadapan dengan atom-atom di tembok, dan mereka akan saling tolak,” jelas Steven Rolston, fisikawan di University of Maryland.

Fenomena ini disebut tolakan elektromagnetik, mirip seperti ketika kita mencoba menempelkan kutub magnet yang sama. Elektron pada tubuh kita berinteraksi dengan elektron pada tembok melalui gelombang elektromagnetik. Interaksi inilah yang membuat atom tidak saling menembus sehingga benda terasa padat.

Baca juga: Bagian-bagian Atom: Kulit dan Inti Atom

iStockphoto/Altayb Ilustrasi atom.

Prinsip Pauli: Larangan Berbagi Ruang

Apa yang terjadi jika atom-atom dipaksa lebih dekat? Di sinilah Prinsip Pengecualian Pauli berperan. Prinsip ini menyatakan bahwa partikel tertentu, yang disebut fermion (termasuk elektron), tidak dapat menempati keadaan energi yang sama atau berada di lokasi yang sama pada waktu bersamaan.

“Ketika awan elektron mulai bertumpang tindih, dua elektron bisa berada di ruang fisik yang sama. Prinsip Pauli tidak mengizinkan hal itu,” kata Hashmani.

Kombinasi tolakan elektromagnetik dan Prinsip Pauli menjaga agar atom-atom tidak saling menembus. Tanpa kedua konsep ini, benda padat tidak akan pernah mempertahankan bentuknya.

Baca juga: Partikel Penyusun Atom, Apa Saja?

Apakah Benar-Benar Mustahil?

Secara praktis, mustahil bagi manusia untuk menembus dinding. Namun, mekanika kuantum memberi celah menarik: ada peluang yang sangat, sangat kecil.

Elektron tidak sepenuhnya bertindak seperti bola kecil, melainkan juga seperti gelombang. Gelombang ini bisa “merembes” melewati penghalang dalam fenomena yang disebut tunneling kuantum.

Hashmani menjelaskan, jika gelombang partikel menabrak dinding, secara klasik ia akan memantul. Tapi secara kuantum, gelombang itu akan menurun perlahan dalam dinding. Jika penghalang cukup tipis, ada peluang kecil partikel muncul di sisi lain.

Namun, jangan berharap menjadi seperti Vision dalam Avengers atau Harry Potter saat menembus dinding peron. Probabilitas seluruh tubuh manusia melewati tembok? Sekitar 1 banding 10 pangkat(10 pangkat 30). Dengan kata lain, kalkulator akan memberi hasil nol.

“Itu sedekat mungkin dengan nol, tapi bukan nol,” kata Rolston. “Kemungkinannya sangat kecil hingga mustahil terjadi bahkan sepanjang usia alam semesta.”

Baca juga: Terobosan Kuantum Bisa Membuat Gadget Kita 1.000 Kali Lebih Cepat

Terangi negeri dengan literasi, satu buku bisa membuka ribuan mimpi. Lewat ekspedisi Kata ke Nyata, Kompas.com ingin membawa ribuan buku ke pelosok Indonesia. Bantu anak-anak membaca lebih banyak, bermimpi lebih tinggi. Ayo donasi via Kitabisa!