Mengapa Penggaris Dibuat Hanya 30cm?

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.