Friday, September 14, 2012
Kalau kalian pernah melihat penggaris yang dipakai di sekolah dasar dan menengah, kemungkinan besar penggaris itu panjangnya 30 cm. Tigapuluh sentimeter itu lebih kurang sama dengan 12 inci atau 1 kaki (foot, ini satuan panjang ala Kerajaan Inggris). Pernahkah terpikir dalam benak kalian, alasan kenapa panjang penggaris lebish seringnya 30 cm?
Dalam bidang komputer dan elektronika, panjang 30 cm memiliki arti khusus. Arti khusus yang penting dan menjadi pegangan dalam merancang dan membangun rangkaian mikroelektronika dan rangkaian terpadu (integrated circuit, IC).
30 cm 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 cm 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 cm, 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.
Penggunaan ukuran 30 cm 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.
