Udara, air, gunung, binatang, tumbuhan, tubuh anda, kursi yang anda
duduki, singkatnya segala yang anda saksikan, sentuh dan rasakan, dari
yang paling berat hingga yang paling ringan tersusun atas atom-atom.
Setiap halaman yang anda baca tersusun atas miyaran atom. Atom adalah
partikel yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan
menggunakan mikroskop yang paling hebat sekalipun. Diameter atom
hanyalah berkisar seper satu juta milimeter.
Tidaklah mungkin bagi seseorang untuk melihat benda sekecil ini. Di
bawah ini dipaparkan sebuah contoh untuk memahami dimensi atom:
Anggaplah bahwa anda memegang sebuah kunci di tangan. Sudah pasti,
mustahil bagi anda untuk melihat atom-atom pada kunci tersebut. Jika
anda bersikeras untuk melihat atom penyusun kunci tersebut, maka anda
harus memperbesar kunci menjadi seukuran bumi. Jika anda telah berhasil
melakukan pembesaran ini, maka atom-atom yang menyusun kunci tersebut
akan terlihat berukuran sebesar buah cherry.
Di bawah ini satu lagi contoh agar kita dapat lebih memahami betapa
kecilnya atom, dan bagaimana atom memenuhi segala tempat dan ruang yang
ada.
Anggaplah kita ingin menghitung semua atom yang ada dalam sebutir
garam dan anggaplah kita mampu menghitung satu milyar atom per detik.
Kendatipun kita sangat terampil dalam berhitung, kita akan memerlukan
lebih dari lima ratus tahun untuk menghitung jumlah keseluruhan atom
yang menyusun sebutir garam yang sangat kecil ini. Subhanallaah…ini baru
sebutir garam, bagaimana dengan jumlah atom yang menyusun alam semesta
dan seisinya?
Kendatipun ukurannya yang teramat mungil, terdapat sebuah susunan
yang sempurna, tanpa cacat, unik dan kompleks dalam atom tersebut yang
kecanggihannya dapat disejajarkan dengan sistem yang kita lihat ada pada
jagat raya.
Setiap atom tersusun atas sebuah inti dan sejumlah elektron yang
bergerak mengikuti kulit orbital pada jarak yang sangat jauh dari inti.
Di dalam inti terdapat partikel lain yang disebut proton dan netron.
Kekuatan Tersembunyi pada Inti
Inti atom terletak di bagian paling tengah dari atom dan terdiri
dari proton dan netron dengan jumlah sesuai dengan sifat-sifat atom
tersebut. Jari-jari inti atom berukuran sekitar seper sepuluh ribu
jari-jari atom. Untuk menuliskannya dalam angka, jari-jari atom adalah
10-8 (0,00000001) cm, jari-jari inti adalah 10-12 (0,000000000001) cm. Jadi, volume inti atom adalah setara dengan seper sepuluh milyar volume atom.
Dikarenakan kita tidak dapat membayangkan benda sekecil ini,
marilah kita ambil permisalan buah cherry di atas. Atom-atom akan
terlihat sebesar buah cherry ketika kunci yang anda pegang diperbesar
hingga mencapai ukuran bumi. Akan tetapi perbesaran ini masih sama
sekali belum memungkinkan kita untuk melihat inti atom yang terlalu
kecil untuk dilihat. Jika kita benar-benar ingin melihatnya maka kita
harus meningkatkan perbesaran sekali lagi.
Buah cherry yang mewakili
ukuran atom harus diperbesar hingga menjadi sebuah bola raksasa dengan
diameter dua ratus meter. Bahkan dengan perbesaran ini, inti atom
tersebut berukuran tidak lebih dari sebutir debu yang teramat kecil.
Ketika kita bandingkan diameter inti atom yang berukuran 10-13 cm dan diameter atom itu sendiri, yakni 10-8
cm, maka yang kita dapatkan adalah sebagaimana berikut: jika kita
asumsikan atom tersebut berbentuk bola, maka untuk mengisi bola tersebut
hingga penuh, kita akan membutuhkan 1015 (1,000,000,000,000,000) inti atom!
Ada lagi yang lebih mengherankan: kendatipun ukuran inti hanya
seper sepuluh milyar ukuran atomnya, inti tersebut memiliki berat 99,95%
dari keseluruhan berat atom. Dengan kata lain, hampir seluruh berat
atom terpusatkan pada inti. Misalkan anda memiliki rumah dengan luas 10
milyar m2 dan anda harus meletakkan semua perabotan rumah tangga dalam kamar seluas 1 m2
di dalam rumah tersebut. Mampukah anda melakukan hal ini? Sudah pasti
anda tidak mampu melakukannya. Akan tetapi inilah yang terjadi pada inti
atom akibat sebuah gaya yang sangat kuat yang tidak ada duanya di alam
ini. Gaya ini disebut “strong nuclear force (gaya inti kuat)”, satu di
antara empat gaya fundamental yang ada di alam semesta yakni: 1. strong
nuclear force (gaya inti kuat), 2. weak nuclear force (gaya inti lemah),
3. gravitational force (gaya grafitasi), dan 4. electromagnetic force
(gaya elektromagnetik).
Gaya inti kuat, yang merupakan gaya paling kuat yang ada di alam,
mengikat inti atom sehingga stabil dan mencegahnya dari pecah
berkeping-keping. Semua proton-proton pembentuk inti bermuatan positif
dan, oleh karenanya, mereka saling tolak-menolak akibat gaya
electromagnetik mereka yang sejenis. Akan tetapi, gaya inti kuat yang
memiliki kekuatan 100 kali lebih besar dari gaya tolak-menolak proton
ini menjadikan gaya electromagnetik tidak efektif. Hal inilah yang mampu
menjadikan proton-proton pada inti terikat dan bergabung pada inti
atom.
Singkat kata, terdapat dua gaya yang saling berinteraksi dalam
sebuah atom yang amat kecil. Inti atom tersebut dapat terus-menerus
berada dalam keadaan terikat dan stabil disebabkan karena gaya-gaya yang
memiliki nilai yang akurat ini.
Ketika kita memperhatikan ukuran atom yang sangat kecil dan
kemudian jumlah keseluruhan atom di jagat raya, sungguh tidak sepatutnya
kita tidak mampu memahami adanya keseimbangan dan rancangan yang luar
biasa pada alam ciptaan Allah ini. Sungguh jelas bahwa gaya-gaya
fundamental di alam telah diciptakan Allah secara khusus dengan ilmu,
hikmah dan kekuasaan yang maha besar.
Pengetahuan Tuhanku meliputi segala sesuatu. Maka apakah kamu tidak dapat mengambil pelajaran. (QS. Al-An’aam, 6:80)
Ruang Kosong pada Atom
Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, bagian terbesar dari
sebuah atom terdiri dari ruang kosong. Mungkin kita bertanya-tanya dalam
hati: “Mengapa mesti ada ruang kosong ini?” Marilah kita merenung
sejenak. Secara sederhana, atom terdiri atas sebuah inti yang
dikelilingi oleh elektron-elektron. Antara inti dan orbit elektron ini
tidak dijumpai partikel atau benda kecil apapun. Jarak mikroskopis (yang
padanya tidak dijumpai partikel apapun) ini ternyata sangat besar jika
dilihat dari skala atom. Kita dapat memisalkan skala ini sebagaimana
berikut: jika sebutir kelereng berdiameter 1 cm mewakili elektron yang
terdekat dengan inti atom, maka inti atom tersebut berada pada jarak 1
km dari kelereng ini. Di bawah ini sebuah kutipan yang memberikan
gambaran yang lebih jelas kepada kita tentang dimensi ruang kosong pada
atom:
Terdapat ruang kosong besar [yang mengisi ruang] antara partikel-partikel dasar [penyusun atom]. Jika saya umpamakan proton dari inti atom oksigen sebagai kepala jarum yang tergeletak di atas meja di depan saya, maka elektron yang berputar mengelilinginya akan membuat orbit lingkaran yang melalui negeri Belanda, Jerman dan Spanyol (penulis kutipan ini hidup di Perancis). Oleh karenanya, jika semua atom yang menyusun tubuh saya saling mendekatkan diri satu sama lain, hingga semua atom ini saling bersentuhan, maka anda tidak akan mampu melihat saya lagi. Anda benar-benar tidak akan pernah dapat melihat saya dengan mata telanjang. [Tubuh] saya akan [menjadi] sekecil partikel debu berukuran seper sekian ribu milimeter. (Jean Guitton, Dieu et La Science: Vers Le Métaréalisme, Paris: Grasset, 1991, hal. 62)
Sampai di sini, kita telah memahami bahwa terdapat kemiripan antara
ruang kosong pada sistem paling kecil seperti atom dengan ruang kosong
pada sistem paling besar seperti alam semesta. Ketika kita arahkan
penglihatan kita pada bintang-bintang, akan kita lihat ruang hampa
sebagaimana ada pada atom. Terdapat ruang hampa berjarak milyaran
kilometer di antara berbagai bintang dan di antara galaksi-galaksi.
Namun, di kedua macam ruang hampa ini, terdapat sebuah keteraturan yang
luar biasa yang sulit dipahami akal manusia.
Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis-lapis. Kamu
sekali-kali tidak melihat pada ciptaan Yang Maha Pemurah sesuatu yang
tidak seimbang. Maka lihatlah berulang-ulang, adakah kamu lihat sesuatu
yang tidak seimbang? Kemudian pandanglah sekali lagi niscaya
penglihatanmu akan kembali kepadamu dengan tidak menemukan sesuatu cacat
dan penglihatanmu itupun dalam keadaan payah. (QS. Al-Mulk, 67:3-4)
