STRUKTUR ATOM

Udara, air, gunung, binatang, tumbuhan, tubuh kita, kursi yang kita duduki, pendeknya semua yang kita lihat, kita raba, dan kita rasa, mulai dari yang paling berat sampai dengan yang paling ringan dibentuk dari atom. Setiap halaman buku yang Anda pegang terdiri dari miliaran atom. Atom adalah partikel yang begitu kecil sehingga tidak mungkin dilihat walaupun menggunakan mikroskop tercanggih. Diameter atom hanyalah sebesar sepersejuta milimeter.

Mustahil bagi manusia membayangkan ukuran ini. Oleh karena itu, mari kita coba memahaminya dengan contoh:

Bayangkan Anda memegang sebuah kunci. Tidak diragukan lagi, Anda tidak mungkin bisa melihat atom-atom dalam kunci ini. Bila Anda tetap ingin melihatnya, maka Anda harus memperbesar kunci ini menyerupai bumi. Setelah kunci Anda seukuran bumi, maka setiap atom di dalamnnya seukuran buah ceri. 13

Mari kita perhatikan contoh lain lagi agar dapat memahami kekecilan ini, dan bagaimana semua tempat dan semua benda dipenuhi atom:

Katakanlah kita ingin menghitung seluruh atom dalam sebutir garam, dan anggaplah bahwa kita dapat menghiung satu miliar atom per detik. Meskipun kita sangat cekatan, akan dibutuhkan lebih dari lima ratus tahun untuk menghitung jumlah atom di dalam sebutir garam ini. 14

Lalu, ada apakah di dalam struktur sekecil itu?

Meskipun teramat kecil, di dalam atom terdapat sebuah sistem tanpa cacat, unik, dan kompleks yang dalam kecanggihannya sebanding dengan sistem yang kita lihat di alam semesta secara umum.

Setiap atom terbuat dari inti dan sejumlah elektron yang bergerak mengitari orbitnya yang berjarak sangat jauh dari inti. Di dalam inti terdapat partikel-partikel lain bernama proton dan netron.

Dalam bab ini, kita akan mengamati struktur atom yang luar biasa yang merupakan dasar dari semua yang hidup maupun mati, dan melihat bagaimana atom-atom berkombinasi untuk membentuk molekul dan akhirnya materi.

Kekekuatan yang Terkandung dalam Inti

Inti terletak tepat di pusat atom dan terdiri dari sejumlah proton dan netron yang banyaknya tergantung pada sifat-sifat atom tersebut. Jari-jari inti kira-kira seperseribu jari-jari atom. Untuk menyatakannya dalam bentuk angka, jari-jari atom adalah 10^-8 (0,00000001) cm, dan jari-jari inti adalah 10^-12 (0,000000000001) cm. Karena itu, volume inti sama dengan satu per sepuluh-miliar volume atom.

Karena kita tidak dapat membayangkan besarnya (atau tepatnya kecilnya) angka ini, mari kita ambil contoh buah ceri tadi. Mari kita lihat inti di dalam atom yang telah kita bayangkan sebesar buah ceri ketika kunci di tangan Anda sebesar bumi. Bahkan dengan perbesaran skala seperti itu, masih mustahil bagi kita melihat inti, yang masih sangat-sangat kecil. Bila kita benar-benar ingin melihatnya, maka kita harus mengubah kembali skalanya. Ceri yang mewakili atom, harus diperbesar lagi menjadi sebuah bola raksasa yang berdiameter 200 meter. Bahkan dalam skala yang sukar dipercaya ini pun, inti dari atom tidak lebih besar dari sebutir debu. 15

Sekecil itulah, sehingga bila kita membandingkan diameter inti yang 10^-13 cm dan diameter atom yang 10^-8 cm, kita sampai pada hasil berikut: jika kita asumsikan bahwa atom itu sebuah bola, dan jika kita ingin memenuhi bulatan ini dengan inti, maka kita akan membutuhkan 10¹⁵ (1.000.000.000. 000.000) inti untuk mengisinya.1

Akan Tetapi, ada satu hal yang lebih mengejutkan lagi: walaupun ukuran inti satu per sepuluh-milyar ukuran atom, massa inti mencakup 99,95% massa atom. Bagaimana bisa sesuatu yang menguasai hampir keseluruhan massa, di lain pihak, hampir tidak ada ruang yang ditempatinya?

Alasannya adalah kerapatan yang meliputi massa atom tidak tersebar merata ke seluruh atom. Hampir seluruh massa atom dikumpulkan di inti. Katakanlah, Anda memiliki sebuah rumah berukuran 10 milyar meter persegi, dan Anda harus menarik semua meubel di dalam rumah itu ke sebuah kamar yang berukuan satu meter persegi. Dapatkah Anda melakukannya? Tentu saja tidak.

etapi inti atom dapat melakukan ini berkat gaya hebat yang berbeda dengan gaya-gaya lain di alam semesta. Gaya ini adalah gaya nuklir kuat, satu dari empat gaya fundamental di alam semesta yang telah kita sebutkan pada bab sebelumnya.

Kita telah mengkaji bahwa gaya ini, gaya paling dahsyat di alam, menjaga inti atom tetap utuh dan tidak terjadi penguraian. Semua proton dalam inti memiliki muatan positif dan mereka tolak-menolak karena gaya elektromagnetik. Namun, karena gaya nuklir kuat yang seratus kali lebih kuat daripada gaya repulsif proton, gaya elektromagnetik menjadi tidak efektif, dan proton-proton tetap di orbitnya.

Kesimpulannya, terdapat dua gaya kuat yang saling berinteraksi di dalam atom yang terlalu kecil untuk dapat kita lihat. Inti dapat tetap utuh berkat nilai gaya-gaya ini tepat.

Kalau kita membandingkan ukuran atom dan jumlah atom di alam semesta, mustahil untuk mengabaikan bahwa ada keseimbangan dan rancangan luar biasa yang sedang bekerja. Sangat jelas bahwa gaya-gaya fundamental di alam semesta ini telah diciptakan secara khusus dengan pengetahuan dan kekuasaan mahaluas. Bagi mereka yang tidak mau percaya, hanya bisa menyatakan bahwa semua ini menjadi ada karena "kebetulan" saja. Namun, perhitungan probabilitas secara ilmiah telah menyatakan bahwa keseimbangan di alam semesta terbentuk secara "kebetulan" peluangnya adalah "0" Semua ini adalah bukti yang jelas dari keberadaan Allah dan kesempurnaan ciptaan-Nya.

Pengetahuan Tuhanku meliputi segala sesuatu. Maka apakah kamu tidak dapat mengambil pelajaran. (QS. Al An'aam, 6:80)

Ruang di dalam Atom

Seperti disebutkan sebelumnya, bagian terbesar dari atom adalah ruang. Ini menimbulkan pertanyaan yang sama pada setiap orang: mengapa ada ruang seluas itu? Mari kita pikirkan. Dalam kalimat sederhana, atom terdiri dari inti, dikelilingi elektron-elektron. Tak ada apa-apa lagi antara inti dan elektron-elektron. Jarak mikroskopis "di mana tidak terdapat apa pun", sesungguhnya sangat besar dalam skala atom. Kita dapat mencontohkan skala ini sebagai berikut: Jika sebuah kelereng berdiameter satu sentimeter mewakili elektron yang berada paling dekat dengan inti, maka inti tersebut akan berjarak satu kilometer jauhnya dari kelereng ini.17 Kita dapat mengutip contoh di bawah ini untuk memperjelas perbandingan tesebut:

Ada ruang yang luas terbentang di antara partikel-partikel dasar. Bila saya memisalkan proton dari sebuah inti oksigen sebagai kepala "jarum pentul" yang terletak di atas meja di depan saya, maka elektron yang bergerak mengitarinya hingga membentuk lingkaran, akan melewati Belanda, Jerman, dan Spanyol (penulis kutipan ini tinggal di Prancis). Karena itu, jika semua atom yang membentuk tubuh saya berkumpul dengan begitu dekat hingga saling menyentuh, Anda tidak akan dapat melihat saya lagi. Anda benar-benar tidak akan pernah dapat melihat saya dengan mata telanjang. Saya akan menjadi sekecil partikel debu yang berukuran seper sekian ribu milimeter.18

Sampai di sini kita menyadari bahwa ada kesamaan antara ruang paling luas dan ruang yang paling sempit yang kita ketahui di alam semesta. Saat kita mengarahkan mata kita ke bintang, sekali lagi kita melihat kekosongan yang mirip dengan yang ada pada atom. Ada kekosongan milyaran kilometer baik antar bintang maupun antar galaksi. Namun, di dalam kedua kekosongan ini, sebuah keteraturan di luar batas pemahaman manusia tampak jelas.

Di Dalam Inti: Proton dan Netron

Sampai tahun 1932, dianggap bahwa inti terdiri dari proton dan elektron saja. Kemudian ditemukan bahwa bukan elektron melainkan netron yang berada di dalam inti di samping proton. (Seorang ilmuwan terkenal, Chadwick, membuktikan keberadaan netron dalam inti pada tahun 1932 dan dia mendapatkan penghargaan Nobel untuk penemuannya ini). Manusia diperkenalkan pada struktur atom yang sesungguhnya hanya baru-baru ini.

Telah disebutkan sebelumnya betapa kecil inti atom itu. Ukuran proton yang dapat masuk ke dalam inti atom adalah 10^-15 m.

Anda mungkin mengira bahwa partikel sedemikian kecil itu tidak akan berarti bagi kehidupan seseorang. Namun, partikel-partikel yang teramat kecilnya sehingga tidak dapat dibayangkan manusia ini membentuk dasar dari segala sesuatu yang Anda lihat di sekeliling Anda.

Sumber Keanekaragaman di Alam Semesta

Ada 109 unsur yang sudah dapat diidentifikasikan sampai saat ini. Alam semesta, bumi kita, dan semua benda yang hidup maupun mati, dibentuk dengan penyusunan 109 unsur tersebut dalam berbagai kombinasi. Sampai saat ini kita telah melihat bahwa semua unsur terbuat dari atom-atom yang mirip satu sama lain, sementara atom ini juga terbuat dari partikel-partikel yang sama. Jadi, jika semua atom yang membentuk unsur terbuat dari partikel-partikel yang sama, apakah yang membuat unsur-unsur itu saling berbeda dan menyebabkan pembentukan zat yang sangat beraneka ragam?

	1- titanium 2- yellow sapphire 3- pyrite 4- topaz 5- blue sapphire 6- calcite 7- copper 8- lime stone 9-fluoride 10- topaz 11- talc 12- iron	13- emery stone 14- coal 15-galleon 16- quart z 17-barium sulfate 18- feldspar 19- diamond 20- apatite 21- Gold 22-feldspar 23- rock salt 24- quartz
Yang menyebabkan perbedaan unsur-unsur adalah jumlah proton dalam inti atomnya. Perbedaan inilah yang membuat material-material di atas tampak begitu berbeda satu dengan lainnya

Adalah jumlah proton di dalam inti atom yang pada prinsipnya membedakan unsur satu dengan yang lainnya. Ada satu proton dalam atom Hidrogen, unsur yang paling ringan, dua proton di dalam atom Helium, unsur kedua paling ringan, 79 proton dalam atom emas, 8 proton dalam atom oksigen, dan 26 proton dalam atom besi. Yang membedakan emas dari besi, dan besi dari oksigen hanyalah perbedaan jumlah proton dalam atom-atomnya. Udara yang kita hirup, tubuh kita, tumbuh-tumbuhan dan hewan, planet-planet di angkasa, makhluk hidup dan benda mati, pahit dan manis, padat dan cair, dan sebagainya… semuanya dibentuk dari proton, netron, dan elektron.

Garis Batas Keberadaan Fisik: Quark

Sampai dengan 20 tahun yang lalu, dipercaya bahwa partikel terkecil yang membentuk atom adalah proton dan netron. Namun baru-baru ini, ditemukan bahwa ada partikel yang jauh lebih kecil di dalam atom yang membentuk partikel-partikel yang disebutkan di atas.

Penemuan ini memicu perkembangan cabang ilmu fisika yang disebut "fisika partikel" yang menyelidiki "sub-partikel"dalam atom dan pergerakannya. Penelitian fisika partikel mengungkap bahwa proton dan netron yang membentuk atom sebenarnya terbentuk oleh sub-partikel yang disebut quark.

Dimensi quark yang membentuk proton, yang sedemikian kecil sehingga melampaui kemampuan imajinasi manusia, jauh lebih menakjubkan: 10^-18 (0,000000000000000 001) meter.

Quark di dalam proton tidak akan pernah dapat dipisahkan satu sama lain karena "gaya nuklir kuat", yang menjaga partikel-partikel tetap berada di dalam inti, juga bekerja di sini. Gaya ini berfungsi sebagai pita karet antara quark-quark tersebut. Ketika jarak antar quark bertambah, bertambah juga gaya ini dan dua quark tidak akan pernah berjarak lebih dari seper-quadrilyun meter. Pita karet antara quark-quark ini terbentuk oleh gluon yang memiliki gaya nuklir kuat. Quark dan gluon berinteraksi sangat kuat. Namun, ilmuwan belum berhasil menyelidiki bagaimana interaksi ini terjadi.

Proton dan netron dalam inti terbentuk dari partikel yang lebih kecil lagi yang disebut quark.

Penelitian di bidang "fisika partikel" sedang berlangsung untuk memecahkan rahasia dunia partikel sub-atomik. Namun, sekalipun dengan segala kecerdasan, kesadaran dan pengetahuan yang dimiliki manusia, baru-baru ini kita hanya berhasil menemukan partikel-partikel dasar yang membentuk segala sesuatu termasuk diri kita. Lebih jauh lagi, semakin kita mencermati partkel-partikel ini, semakin detaillah subjek ini, dan kita sudah dibuat terhenyak oleh batas dimensi 10-18 m dari quark. Lalu, ada apa lagi di luar batas ini?

Dewasa ini, para ilmuwan mengemukakan berbagai hipotesis me-ngenai subjek ini, tetapi seperti telah disebutkan di atas, batas itu adalah titik terjauh yang bisa kita capai dalam dunia materi alam semesta. Segala sesuatu yang melampaui titik ini hanya dapat dinyatakan sebagai energi bukan materi. Yang terpenting adalah manusia menemukan -di lokasi yang hanya bisa ditemukannya setelah seluruh teknologi yang ada dikerahkan - keseimbangan luar biasa dan hukum-hukum fisika yang telah berjalan seperti jam. Lebih jauh lagi, lokasi ini adalah di dalam atom, yang merupakan bahan penyusun semua materi di alam semesta, termasuk makhluk hidup.

Manusia baru mulai menyadari mekanisme sempurna yang berfungsi tanpa gagal pada organ dan sistem di dalam tubuhnya sendiri. Penemuannya tentang mekanisme sel pembentuk struktur ini baru terjadi beberapa dekade lalu. Penciptaan agung yang tampak pada atom pembangun sel, proton dan netron dalam atom, dan quark di dalam partikel-partikel tersebut, begitu sempurna sehingga mengejutkan setiap orang, terlepas dari apakah dia percaya atau tidak. Hal mendasar yang perlu dipikirkan di sini adalah bahwa semua mekanisme sempurna ini berjalan dengan teratur setiap detik di sepanjang hidup manusia, tanpa campur tangannya, dan sama sekali di luar kendalinya. Fakta ini menjadi bukti nyata bagi setiap orang yang menggunakan nurani dan pengetahuannya bahwa semua itu diciptakan dan diatur oleh Allah, Pemilik kekuatan dan ilmu yang mahatinggi.

"Semua yang ada di langit dan di bumi selalu meminta kepada-Nya. Setiap waktu Dia dalam kesibukan. Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?" (QS. Ar-Rah-maan, 55: 29-30)

Aspek Lain dari Atom: Elektron

Pada diagram sebelah kanan, Anda melihat empat jenis orbit berbeda yang dibuat elektron, tergantung pada gerak gelombang. Elektron mengikuti orbit ini, tak ubahnya planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari, tergantung pada sifat partikel-partikelnya. Gerakan elektron yang berbeda ini mencegah batasan tertentu.

Elektron adalah partikel yang berotasi dan berevolusi/berputar mengelilingi inti atom seperti halnya bumi berputar pada porosnya dan juga berputar mengelilingi matahari. Perputaran ini, seperti rotasi planet, ternyata berjalan terus-menerus dan sangat teratur pada jalur-jalur, yang kita sebut orbit. Namun, perbandingan ukuran bumi dan matahari sangat berbeda dari skala atom. Untuk membuat perbandingan antara ukuran elektron dan ukuran bumi, jika kita memperbesar atom sebesar bumi, maka elektron hanya akan sebesar apel.19

Puluhan elektron yang berevolusi dalam area yang begitu kecil sehingga tak terlihat walaupun menggunakan mikroskop tercanggih menciptakan sebuah lalu lintas yang sangat kompleks dalam atom. Yang paling menakjubkan di sini adalah bahwa elektron-elektron ini, yang mengelilingi inti seperti sebuah tameng muatan listrik, tidak pernah mengalami kecelakaan kecil sekalipun. Bahkan, satu kecelakaan kecil saja di dalam atom dapat menyebabkan bencana untuk atom itu. Tetapi kecelakaan seperti itu tidak pernah terjadi. Seluruh operasi ini berjalan mulus. Elektron-elektron yang mengelilingi inti dengan kecepatan sangat mengejutkan yaitu 1.000 km/detik, tidak pernah bertubrukan satu sama lain. Sangat mengagumkan bahwa elektron-elektron ini, yang tidak berbeda satu dengan lainnya, berputar di orbitnya sendiri-sendiri, dan ini jelas hasil dari sebuah "penciptaan yang disengaja". Jika mereka mempunyai massa dan kecepatan berbeda, mungkin wajar saja kalau mereka mempunyai orbit berbeda di sekeliling inti. Contohnya, urutan planet dalam tata surya kita mengikuti logika ini. Planet-planet yang mempunyai massa dan kecepatan saling berbeda dengan sendirinya mempunyai orbit berbeda dalam mengelilingi matahari. Tetapi kasus elektron dalam atom sama sekali berbeda dari planet-planet ini. Semua elektron sama benar namun mempunyai orbit berbeda di sekeliling inti: Bagaimana mereka mengikuti jalur ini dengan akurat, bagaimana mereka bisa tidak saling bertabrakan meskipun mereka berukuran sangat kecil dan bergerak dengan kecepatan sangat tinggi? Pertanyaan ini membawa kita pada kesimpulan tunggal: satu-satunya kebenaran yang kita lihat dalam keteraturan unik dan keseimbangan rumit ini adalah penciptaan sempurna oleh Allah.

"Dia-lah Allah Yang Menciptakan, Yang Mengadakan, Yang Membentuk Rupa, Yang Mempunyai Nama-Nama yang Paling Baik. Bertasbih kepada-Nya apa yang di langit dan di bumi. Dan Dia-lah Yang Mahaperkasa lagi Mahabijaksana." (QS. Al Hasyr, 59:24)

Elektron adalah partikel-partikel kecil, berukuran hampir seperdua-ribu ukuran netron dan proton. Sebuah atom mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama dan setiap elektron bermuatan negatif yang setara dengan muatan positif yang dikandung tiap proton. Total muatan positif pada inti dan total muatan negatif pada elektron saling meniadakan dan atom menjadi netral.

Muatan listrik yang dimilikinya membuat elektron patuh pada hukum-hukum fisika tetentu. Salah satu hukum fisika ini adalah "muatan listrik yang sama saling tolak dan muatan yang berlawanan akan saling tarik".

Pertama, dalam kondisi normal, elektron-elektron, yang seluruhnya bermuatan negatif, seharusnya saling tolak mengikuti hukum ini dan melepaskan diri dari inti. Tetapi, ini tidak terjadi. Bila elektron terlepas dari inti, maka alam semesta akan terdiri dari proton, netron dan elektron bebas yang berkeliaran dalam ruang kosong. Kedua, inti yang bermuatan positif seharusnya menarik elektron-elektron yang bermuatan negatif, sehingga elektron akan melekat pada inti. Dalam kasus ini, inti akan menarik semua elektron dan atom akan melesak hancur.

Akan tetapi, tak satu pun hal ini terjadi. Kecepatan elektron yang luar biasa yang disebutkan di atas (1.000 km/detik), gaya tolak-menolak yang dikeluarkan oleh sesama elektron, dan gaya tarik-menarik antara inti dan elektron, merupakan nilai-nilai yang begitu tepat sehingga ketiga faktor yang saling bertentangan ini saling menyeimbangkan secara sempurna. Sebagai hasilnya, sistem luar biasa di dalam atom ini berjalan tanpa kegagalan. Bahkan jika nilai salah satu gaya yang bekerja pada atom lebih atau kurang daripada seharusnya, atom tidak akan pernah ada.

Di samping faktor-faktor itu, jika tidak ada gaya-gaya nuklir yang mengikat proton dan netron di dalam inti, proton-proton yang bermuatan sama bahkan tidak akan bisa saling mendekat, apalagi berikatan di dalam inti. Dengan cara yang sama, netron-netron tidak akan bisa melekat pada inti. Sebagai hasilnya, tidak akan ada inti dan karena itu, tidak ada atom.

Semua perhitungan akurat ini adalah indikasi bahwa sebuah atom pun tidak bebas lepas namun bekerja di bawah kendali sempurna Allah. Jika tidak, alam semeta yang kita tinggali ini pasti akan berakhir sebelum dimulai. Proses ini akan berbalik di permulaan dan alam semesta tidak akan terbentuk. Namun Allah, Pencipta segala sesuatu, Yang Mahakuasa dan Mahabesar, menetapkan keseimbangan yang sangat tepat di dalam atom seperti Dia menetapkan semua keseimbangan di alam semesta, yang karenanya atom terus eksis dalam keteraturan sempurna.

Para ilmuwan telah memberikan usaha terbaik mereka selama bertahun-tahun untuk mengungkap rahasia keseimbangan yang ditetapkan oleh Allah ini, dan berhasil hanya sejauh memberi nama untuk gejala-gejala yang teramati seperti "gaya elektromagnetik", "gaya nuklir kuat", "gaya nuklir lemah", dan "gaya tarik massa"… Tetapi, seperti yang disebutkan di bagian pendahuluan buku ini, tak seorang pun memikirkan pertanyaan "Mengapa?" Mengapa gaya-gaya ini beroperasi pada intensitas tertentu di bawah aturan-aturan tertentu? Mengapa daerah yang diatur gaya-gaya ini, aturan-aturan yang mereka patuhi, dan intensitas gaya-gaya ini, memiliki keharmonisan yang begitu hebat?"

Para ilmuwan tidak berdaya dihadapkan pada semua pertanyaan ini karena yang bisa mereka lakukan hanyalah memperkirakan keteraturan dalam peristiwa yang terjadi. Penelitian mereka, bagaimanapun juga, membangkitkan kenyataan yang tidak dapat dibantah. Setiap titik di alam semesta menunjukkan campur tangan Pemilik kecerdasan dan kehendak, yang tidak membiarkan satu atom pun menganggur. Ada kekuatan tunggal yang menjaga semua gaya ini dalam keharmonisan, dan itu adalah Allah, Yang memegang seluruh kekuatan dan kekuasaan. Allah menjelmakan kekuasaan-Nya di mana saja Dia berkehendak dan kapan saja Dia berkehendak. Seluruh alam semesta, dari atom terkecil hingga galaksi tak berujung mampu melanjutkan keberadaannya hanya karena kehendak dan penjagaan Allah.

Di dalam Al Quran, Allah menyatakan bahwa tidak ada kekuatan kecuali Dia dan Dia mengumumkan hukuman bagi mereka yang, karena ketidaktahuannya, menganggap bahwa makhluk tak berdaya (hidup atau mati) yang diciptakan Allah memiliki daya dan kekuatan yang mandiri dari-Nya, dan memberikan atribut karakteristik ketuhanan pada mereka.

"Dan jika seandainya orang-orang yang berbuat zalim itu mengetahui ketika mereka melihat siksa (pada hari kiamat), bahwa kekuatan itu kepunyaan Allah semuanya dan bahwa Allah amat berat siksaan-Nya (niscaya mereka menyesal)." (QS. Al Baqarah, 2: 165)

Sampai sejauh ini, tidak ada ilmuwan yang mampu menjelaskan penyebab dan sumber gaya-gaya di dalam atom dan tentunya di alam semesta pula, dan mengapa gaya-gaya tertentu berperan pada saat-saat tertentu. Yang dilakukan oleh ilmu pengetahuan hanyalah membuat pengamatan, mengukur dan mengarang "nama-nama" untuk hasil temuan mereka.

Laboratorium fisika partikel CERN menggunakan tabung 100 meter di bawah tanah yang dipasang melingkar dengan diameter 27 km. Partikel awalnya dipercepat di dalam tabung panjang ini, kemudian dibuat saling bertabrakan. Labortorium fisika partikel CERN adalah pusat penelitian internasional yang berlokasi di perbatasan Swiss-Prancis dan didirikan oleh 19 negara Eropa anggotanya. Tujuan penelitian laboratorium ini adalah struktur dasar materi dan partikel-partikel utama yang membentuk struktur ini. Sekitar 3.000 ahli fisika, insinyur, teknisi dan karyawan administratif dipekerjakan di lab ini, yang dikunjungi lebih dari 6.000 ahli fisika anggota untuk tujuan riset.

"Penamaan" seperti itu dianggap sebagai penemuan besar di dunia sains. Padahal yang dilakukan ilmuwan bukanlah usaha untuk membentuk keseimbangan baru di alam semesta atau membangun sistem baru, namun hanya usaha untuk memahami dan menguraikan rahasia keseimbangan yang nyata di dalam kosmos. Yang biasa mereka lakukan adalah hanya mengamati salah satu keajaiban dari yang tak terhitung banyaknya ciptaan Allah di alam semesta dan menamainya. Para ilmuwan yang mendeteksi sistem atau struktur agung ciptaan Allah diberi aneka penghargaan ilmiah, dihormati dan dikagumi orang. Dalam hal ini, yang seharusnya benar-benar dihormati, tanpa ada keraguan, adalah Allah, yang Maha Pengasih, yang Maha Penyayang, yang menciptakan sistem itu dari tidak ada menjadi ada, melengkapinya dengan keseimbangan sangat rumit dan terus-menerus menciptakan keajaiban luar biasa.

"Sesungguhnya pada pertukaran malam dan siang itu dan pada apa yang diciptakan Allah di langit dan di bumi, benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasan-Nya) bagi orang-orang yang bertaqwa." (QS. Yunus, 10: 6)

Orbit Elektron

Puluhan elektron, yang berpusing dan mengorbit dalam satu daerah tak teramati bahkan oleh mikroskop paling canggih sekalipun, menciptakan lalulintas yang sangat kompleks di dalam atom seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Namun lalulintas ini begitu teratur, tak tertandingi oleh lalulintas kota yang paling sistimatis. Elektron-elektron tidak pernah saling bertabrakan, karena setiap elektron memiliki orbit sendiri dan orbit-orbit ini tidak identik.

Ada tujuh kulit eletkron di seputar inti atom. Jumlah elektron yang tidak pernah berubah dalam tujuh kulit ini ditentukan dengan rumus matematika: 2n2. Jumlah maksimum elektron yang boleh ada di setiap kulit telah ditentukan dengan formula ini (n menunjukkan nomor kulit elektron).

Elektron mengikuti orbit yang sangat kompleks dalam atom. Walaupun lingkungan yang jauh lebih padat daripada lalulintas kota terbentuk dalam tempat yang begitu kecil, tak satu kecelakaan pun terjadi..

Bahwa jumlah tak terbatas kulit elektron dari atom yang membangun alam semesta setia pada jumlah yang sama dengan mengkuti formula 2ⁿ², menunjukkan keteraturan. Bahwa tidak ada kekacauan terjadi di dalam atom walaupun elektron-elektron berpindah dengan kecepatan luar biasa, juga menunjukkan keteraturan unik. Ini adalah keteraturan yang sama sekali tidak dapat dianggap sebagai kebetulan. Satu-satunya penjelasan untuk keberadaan keteraturan ini adalah bahwa Allah menciptakan segala sesuatu sebagai manisfestasi kekuatan-Nya dalam keteraturan dan keselarasan seperti yang disebutkan Al Quran. Allah merujuk keteraturan yang diciptakan-Nya dalam ayat-ayat Al Quran:

"Sesungguhnya Allah telah mengadakan ketentuan bagi tiap-tiap sesuatu." (QS. Ath-Thaalaq, 65: 3)

"Dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.", (QS. Al Furqaan, 25: 2)

"Dan segala sesuatu pada sisi-Nya ada ukurannya. Yang mengetahui semua yang gaib dan yang tampak; Yang Mahabesar lagi Mahatinggi." (QS. Ar-R'ad, 14: 8-9)

"Dan Kami telah menghamparkan bumi dan menjadikan padanya gunung-gunung yang Kami tumbuhkan padanya segala sesuatu menurut ukuran. " (QS. Al Hijr, 15: 19)

"Matahari dan bulan (beredar) menurut perhitungan." (QS. Ar-Rahman, 55: 5)

"Dan Allah meninggikan langit dan Dia meletakkan neraca (keadilan)" (QS. Ar-Rahman, 55: 7)

Seperti yang dijelaskan ayat tersebut, Allah, Raja seluruh dunia, Dia-lah yang menciptakan segala sesuatu dalam proporsi, ukuran, dan keteraturan sempurna. Proporsi dan ukuran ini meliputi seluruh jagat raya, dari partikel sub-atomik terkecil, hingga benda-benda raksasa di ruang angkasa: tata surya, galaksi, dan segala sesuatu di antara mereka. Kekuatan, ilmu, dan citarasa seni Allah yang mahaluas dan tak berbatas lah yang menghasilkan semua itu. Allah memperkenalkan sifat-sifat-Nya kepada umat manusia dalam ukuran, keteraturan, dan keseimbangan sempurna pada makhluk dan sistem yang diciptakan-Nya. Dia menunjukkan kekuatannya yang tiada berakhir di depan mata kita. Ini adalah kebenaran yang seharusnya dituju manusia dengan penelitian dan perhitungan sainsnya.

Gelombang atau Partikel?

Ketika elektron pertama kali ditemukan, partikel ini dianggap sama dengan proton dan netron yang ditemukan di dalam inti. Namun, pada percobaan berikutnya, ditemukan bahwa mereka menunjukkan karakteristik gelombang seperti partikel cahaya, yaitu foton. Kemudian, Fisika Kuantum menyimpulkan bahwa setiap partikel sekaligus juga merupakan bentuk gelombang dengan frekuensi tertentu.

Telah diketahui bahwa cahaya menyebar dengan cara yang sama seperti gelombang pada permukaan air ketika batu dilempar ke dalam danau. Namun, cahaya terkadang mempunyai karakteristik partikel materi dan teramati dalam bentuk pulsa yang sporadis dan periodik seperti tetes hujan yang jatuh dari kusen jendala . Dikotomi yang sama ini terjadi juga pada elektron, yang menimbulkan keraguan besar dalam dunia ilmu pengetahuan. Penjelasan Richard P. Feynman seorang profesor Fisika teoretis yang terkenal meredakan kebingungan ini:

Sekarang kita tahu bagaimana perilaku elektron dan cahaya. Tetapi bagaimana saya menyebutnya? Jika saya katakan mereka berperilaku seperti partikel maka saya memberikan kesan yang salah; begitu juga jika saya katakan mereka berperilaku seperti gelombang. Mereka berperilaku dengan cara mereka yang unik, yang secara teknis dapat disebut cara mekanik kuantum. Mereka menunjukkan perilaku yang tidak pernah Anda lihat sebelumnya…. Sebuah atom tidak berperilaku seperti beban yang tergantung pada per dan berayun-ayun. Juga tidak seperti model mini tata surya dengan planet-planet kecil berputar mengelilingi orbitnya. Juga tidak tampak seperti kabut atau awan yang mengelilingi inti. Atom berperilaku tidak seperti apa pun yang pernah Anda lihat sebelumnya. Tapi setidaknya ada penyederhanaan. Elektron berperilaku dalam hal ini dengan cara yang persis sama seperti foton; keduanya aneh, namun dengan keanehan yang sama. Jadi diperlukan imajinasi tinggi untuk mengapresiasi perilaku mereka, karena kita akan menggambarkan sesuatu yang berbeda dari apa pun yang pernah Anda tahu. 21

Karena ilmuwan tidak pernah mampu menjelaskan perilaku elektron, sebagai solusinya mereka memberinya nama baru: "Gerakan Mekanika Kuantum". Mari kita kutip lagi ucapan Profesor Feynman yang dengan kalimat berikut ini menyatakan sifat luar biasa elektron dan ketakjuban yang dirasakannya:

Jangan terus-menerus berkata pada diri Anda, jika Anda masih dapat menghindarinya, "bagaimana perilakunya bisa seperti itu?" karena Anda akan "tersesat", masuk ke jalan buntu yang tak seorang pun berhasil keluar. Tak seorangpun tahu bagaimana perilakunya bisa seperti itu.22

Akan tetapi, jalan buntu yang disebut Feynman sebenarnya tidaklah demikian. Alasan mengapa sebagian orang tidak menemukan jalan keluar dari dilema ini adalah karena sekalipun ada bukti nyata, mereka tidak dapat menerima bahwa sistem dan keseimbangan luar biasa ini diadakan oleh Pencipta yang Mahaagung. Situasinya sangatlah jelas: Allah menciptakan alam semesta, melengkapinya dengan keseimbangan luar biasa dan dibuat menjadi ada tanpa ada contoh sebelumnya. Jawaban dari pertanyaan ilmuwan "bagaimana perilakunya bisa seperti itu?" yang tidak pernah bisa dipecahkan atau dimengerti, terletak pada kenyataan bahwa Allah adalah Pencipta segala sesuatu, dan bahwa segala sesuatu ada hanya karena perintah-Nya "Jadilah!"

"Allah menciptakan langit dan bumi, dan bila Dia berkehendak (untuk menciptakan) sesuatu, maka (cukuplah) Dia hanya mengatakan kepadanya: 'Jadilah'. Lalu jadilah ia." (QS. Al Baqarah, 2: 117)

Gerbang Dunia Penuh Warna Dibuka oleh Elektron

Pernahkan Anda berpikir bagaimana hidup di dunia tanpa warna? Coba bayangkan bila tubuh Anda, orang-orang di sekitar Anda, laut, langit, pohon, bunga-bunga, pendek kata, semuanya berwarna hitam. Anda tidak mau hidup di dunia seperti itu, bukan?

Apakah yang membuat bumi ini berwarna-warni? Bagaimanakah warna-warna yang membuat dunia begitu indah ini muncul?

Karakteristik tertentu yang ada dalam materi membuat kita dapat menangkap objek berwarna. Warna dibentuk sebagai hasil alami dari gerakan tertentu elektron-elektron di dalam atom. Anda mungkin akan berpikir "Apa hubungan gerakan elektron dengan warna?". Mari kita jelaskan hubungan ini

Elektron berevolusi hanya di dalam kulit-kulit elektron. Kita baru saja menyebutkan bahwa ada tujuh kulit elektron. Setiap kulit elektron memiliki tingkat energi tertentu, yang bervariasi tergantung pada jarak kulit dengan inti. Semakin dekat jarak kulit elektron dengan inti, semakin kecil energi yang dimiliki elektronnya, dan semakin jauh jaraknya dengan inti, semakin besar energi yang dimiliki elektronnya.

Setiap kulit elektron memiliki "subkulit (sub-shells)", di mana elektron-elektron dari kulit tersebut bergerak terus-menerus.

Satu elektron perlu menerima energi eksternal agar dapat berpindah dari satu kulit ke kulit lain. Sumber energi ini disebut "foton".

Dalam ungkapan paling sederhana, foton adalah "partikel cahaya". Setiap bintang di alam semesta ini adalah sumber foton. Sumber foton yang paling penting untuk dunia kita adalah, tentu saja, matahari. Foton disebarkan ke seluruh penjuru angkasa dari matahari dengan kecepatan 300.000 km per detik.

Ketika foton dari matahari ini tiba di bumi dan menabrak atom-atom objek di bumi, elektron-elektron atom terkadang mulai berpindah. Jika elektron yang dapat berpindah dengan bantuan energi ini melompat ke kulit energi yang lebih tinggi dan kembali lagi ke kulit asalnya, ia akan memancarkan foton, yang membentuk warna yang akan tertangkap mata anda. Setiap proses yang telah dirangkum dalam beberapa kalimat di atas telah berlangsung sejak awal penciptaan tanpa kegagalan. Setiap langkah berjalan di bawah perencanaan hebat dan mengikuti aturan. Jika satu bagian saja dari interaksi antara elektron dan foton tidak bekerja, alam semesta akan gelap dan tanpa warna.

Mari kita urutkan lagi langkah kerja yang harus terjadi mengikuti rencana dan secara teratur untuk pembentukan alam semesta berwarna, alih-alih gelap.

Foton yang dipancarkan elektron ini menentukan warna sebuah objek.

Tujuh puluh persen sinar yang mencapai bumi kita dari matahari porsinya sangat tepat untuk kelangsungan kehidupan di bumi.

Sebagai rangkuman, warna sebuah objek terdiri atas campuran partikel cahaya yang diserap, kemudian dipancarkan oleh objek ini, dan mencapai mata kita. Warna benda yang tidak memancarkan cahaya sendiri tetapi memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari bergantung pada dua hal yaitu cahaya yang diterimanya dan perubahan yang dibuatnya pada cahaya ini. Bila sebuah benda yang disinari dengan cahaya putih tampak "merah", ini karena benda tersebut menyerap seporsi besar campuran yang sampai padanya dari sinar matahari dan hanya memancarkan merah saja. Yang dimaksud "menyerap" adalah sebagai berikut:

Seperti yang disebutkan sebelumnya, setiap kulit memiliki subkulit dan elektron berpindah antara subkulit-subkulit ini. Setiap kulit mempunyai tingkat energi tertentu dan elektron membawa energi sebanyak yang diizinkan oleh tingkat energi kulit yang mereka putari. Kulit yang lebih jauh dari inti memiliki energi yang lebih besar. Bila satu ruang untuk satu elektron menjadi tersedia di kulit lebih tinggi, elektron tiba-tiba hilang, dan kemudian muncul kembali dalam subkulit dengan tingkat energi lebih tinggi. Tetapi, agar elektron dapat melakukan ini, ia harus meningkatkan energinya ke tingkat yang diminta oleh kulit tujuan. Elektron akan meningkatkan energinya dengan menyerap (menelan) partikel foton dari matahari.

Kita dapat membuat situasi lebih jelas dengan beberapa contoh. Mari kita perhatikan kupu-kupu Morpho. Pigmen pada kupu-kupu menyerap seluruh cahaya matahari dan memancarkan kembali hanya yang berwarna biru. Ketika partikel cahaya untuk warna yang dipantulkan mencapai retina mata, mereka dikonversikan menjadi sinyal-sinyal elektrik oleh sel-sel cone dalam retina dengan cara tertentu sehingga ditangkap sebagai warna biru dan kemudian dikirimkan ke otak. Akhirnya warna biru terbentuk di otak.

Sangat banyak macam sinar dari matahari sampai ke bumi. Seperti terlihat pada spektrum elektromagnetik di atas, kita hanya melihat sebagian kecil saja dari sinar-sinar ini.

Ini berarti bahwa warna sebuah objek bergantung pada karakter cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya dan seberapa banyak bagian cahaya ini dipancarkan kembali oleh benda tersebut. Sebagai contoh, warna selembar gaun tidak sama bila dilihat di bawah sinar matahari dan di bawah sinar lampu toko. Jika sebuah objek dianggap hitam oleh otak kita, itu berarti bahwa objek ini mengabsorpsi semua cahaya dari matahari dan tidak ada yang dipantulkan. Demikian pula, jika benda memantulkan semua cahaya dari matahari dan tidak menyerapnya sedikitpun, maka otak kita menangkap warna putih dari benda itu. Dalam hal ini, hal-hal yang perlu kita cermati adalah sebagai berikut:

Warna sebuah benda bergantung pada bagaimana otak kita menangkap foton yang sampai pada retina.

Di sini, marilah kita berhenti sejenak dan berpikir sekali lagi.

Elektron yang berevolusi dengan kecepatan menakjubkan di sekitar inti atom, yang merupakan materi yang terlalu kecil untuk dilihat mata, tiba-tiba menghilang dari kulitnya dan melompat ke tempat lain yang disebut sub-kulit. Juga dibutuhkan ruang kosong pada sub-kulit ini untuk lompatan tersebut. Elektron mendapatkan energi yang dibutuhkan selama proses dengan menyerap foton. Kemudian ia kembali ke orbitnya semula. Selama aksi ini, terbentuklah sesuatu yang dianggap mata manusia sebagai warna-warna. Lebih jauh lagi, atom-atom yang berjumlah trilyunan ini terus melakukannya setiap waktu, karenanya kita melihat "citra" tak terputus.

Mekanisme menakjubkan ini tidak tertandingi kerja mesin apa pun buatan manusia. Sebuah jam misalnya, memiliki mekanisme yang sangat rumit, dan semua bagiannya (gigi, cakram, mur, baut dan sebagainya) harus ditempatkan di lokasi yang tepat dan dengan cara yang tepat sehingga jam bekerja dengan baik. Bila terjadi masalah, sekalipun kecil, dalam mekanismenya maka jam tersebut akan terganggu. Tetapi, ketika kita memikirkan struktur atom dan bagaimana mekanisme elektron-elektron bekerja, kesederhanaan struktur jam itu dapat lebih dimengerti. Seperti yang telah disebutkan, mekanisme elektron terlalu kompleks, sempurna, dan tanpa cacat untuk dibandingkan dengan sistem mana pun yang dibuat manusia. Jelas, sebuah sistem dengan kompleksitas begitu menakjubkan dan berjalan begitu sempurna tidak mungkin muncul dengan spontan, sebagai hasil peristiwa kebetulan seperti yang dikatakan ilmuwan materialis. Sekarang mari kita ajukan pertanyaan ini: Ketika Anda berjalan-jalan di gurun dan melihat sebuah jam tergeletak di tanah, apakah Anda akan berpikir bahwa jam itu terbentuk dari debu, pasir, tanah dan batu secara kebetulan? Tak seorang pun akan berpikir seperti itu, karena rancangan dan pengetahuan pada jam tersebut terlalu jelas. Padahal, rancangan dan pengetahuan dalam sebuah atom seperti yang disebutkan di atas sangat superior dibandingkan mekanisme apa pun buatan manusia. Pemilik pengetahuan ini adalah Allah, yang memiliki ilmu mahatinggi, yang mengetahui, melihat, dan menciptakan segala sesuatu.

Rancangan superior dalam pembentukan warna telah membawa kita pada fakta tunggal: alam semesta telah diciptakan dalam keharmonisan dan keteraturan luar biasa, dari partikel terkecil hingga terbesar. Cita rasa seni warna adalah salah satu tanda ciptaan Allah yang sempurna.

Allah menciptakan setiap "tempat" baik yang dapat kita lihat dan yang tidak dapat kita lihat, dengan cita seni tak terbatas dan Dia memberikan rahmat tak terhitung untuk kita manfaatkan, apakah kita menyadarinya atau tidak. Seluk beluk warna yang belum kita ketahui sebelumnya, dan kita merasa tidak perlu mempelajarinya, telah menarik perhatian kita pada detail dan kompleksitasnya ketika ilmu pengetahuan berkembang. Tidak dapat dipungkiri bahwa perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan seharusnya menyebabkan setiap orang yang menggunakan akal dan nuraninya untuk mempercayai keberadaan Allah. Walaupun begitu, masih ada orang-orang yang mengabaikan keluasan cita seni dan ilmu yang dapat diamati di mana pun di alam semesta. Seorang ilmuwan terkenal, Louis Pasteur, memberikan komentar menarik tentang hal ini dengan mengatakan, "Ilmu pengetahuan yang sedikit menjauhkan Anda dari Tuhan, namun pengetahuan yang dalam mendekatkan Anda kepada-Nya".23

Foton dari matahari yang menabrak struktur objek di bumi memungkinkan kita melihat dunia penuh warna.

Ketika seseorang belajar lebih banyak mengenai contoh-contoh penciptaan di sekitarnya, ia akan lebih memahami bahwa Allah melingkupinya dari segala arah, Dia mengatur seluruh urusan di langit dan bumi, dan mengendalikan segala sesuatunya. Manusia ini mengerti bahwa hidupnya pasti akan diambil dan mendapat balasan untuk apa pun yang dilakukannya di dunia. Ketika orang beriman lebih akrab dengan fenomena tak terhitung banyaknya yang terjadi di sekitarnya, kekagumannya akan ilmu Allah meningkat. Kekaguman ini adalah langkah yang sangat penting menuju pengakuan kekuatan dan kekuasaan tak terbatas milik Allah, dan menjadi takut kepada-Nya. Hal ini dinyatakan dalam Al Quran:

"Tidakkah kamu melihat bahwasanya Allah menurunkan hujan dari langit lalu Kami menghasilkan dengan hujan itu buah-buahan yang beraneka macam jenisnya. Dan diantara gunung-gunung itu ada garis-garis putih dan merah yang beraneka macam warnanya dan ada pula yang hitam pekat dan demikian (pula) di antara manusia, binatang-binatang melata dan binatang-binatang ternak ada yang bermacam-macam warnanya (dan jenisnya). Sesungguhnya yang takut kepada Allah diantara hamba-hamba-Nya, hanyalah ulama. Sesungguhnya Allah Maha Perkasa lagi Maha Pengampun." (QS. Faathir, 35: 27-28)

Foton dari matahari yang menabrak struktur objek di bumi memungkinkan kita melihat dunia penuh warna.