Oleh Pesach Benson dan Omer Novoselsky • 9 September 2026

Jerusalem, 9 September, 2026 (TPS-IL) — Sebuah studi baru oleh para peneliti Israel dan internasional pada akhirnya dapat membantu para insinyur mendeteksi kapan material mulai mengalami kegagalan, sebelum retakan yang terlihat tiba-tiba merobeknya.

Para peneliti menemukan bahwa patahan dapat dimulai dengan wilayah rusak kecil yang meluas secara perlahan sebelum berubah menjadi retakan yang berkembang pesat. Temuan ini dapat memberi para insinyur cara potensial untuk mengidentifikasi kegagalan yang sedang berkembang lebih awal. Mekanisme yang sama juga dapat menjelaskan bagaimana gempa bumi bermula, meskipun mendeteksi prekursor yang bergerak lambat ini tetap menjadi tantangan besar.

Studi ini dipimpin oleh Yuval Paz dan Prof. Jay Fineberg dari Racah Institute of Physics Universitas Ibrani Jerusalem, bersama dengan Meng Wang dari Beijing Institute of Technology dan Mokhtar Adda-Bedia dari CNRS/ENS de Lyon.

Bagi mata manusia, kaca atau plastik dapat tampak patah seketika. Namun sebagian besar proses patahan terjadi sebelum patahan akhir. Di bawah tekanan yang cukup, wilayah rusak kecil terbentuk di dalam material dan, alih-alih langsung menjadi retakan, meluas secara perlahan ke luar.

“Studi kami menggabungkan 3 pertanyaan terpisah yang penting bagi orang-orang yang mempelajari material serta stabilitas dan kekuatannya,” kata Fineberg kepada The Press Service of Israel.

Para ilmuwan telah lama memahami bagaimana perilaku retakan begitu mereka mulai bergerak cepat, tetapi menjelaskan bagaimana retakan bermula lebih sulit. Studi ini memberikan penjelasan mekanis untuk tahap awal ini, yang oleh para ilmuwan disebut “merayap” (creep).

“Jika Anda memikirkannya, ini adalah cara alami di mana cacat pada material harus selalu terbentuk,” jelas Fineberg kepada TPS-IL.

Para peneliti berusaha memahami bagaimana kecacatan kecil, yang awalnya jauh lebih kecil daripada material itu sendiri, tumbuh hingga memotong sepenuhnya. Eksperimen mereka menunjukkan bahwa wilayah yang rusak mengembang sangat lambat, pada kecepatan mulai dari mikron hingga milimeter per detik, dan menyumbang setidaknya 75% dari keseluruhan proses patahan.

Transisi kritis terjadi ketika wilayah yang rusak mencapai ketebalan penuh material.

“Tambalan tersebut pada dasarnya mengubah ‘topologi’-nya ketika akhirnya memotong ketebalan material,” kata Fineberg.

Dalam istilah yang lebih sederhana, wilayah yang rusak dimulai sebagai tambalan kecil yang mengembang di sekitar tepinya. Begitu ia memotong sepenuhnya material tersebut, itu menjadi retakan konvensional. Pada titik itu, retakan membutuhkan lebih sedikit energi untuk terus tumbuh dan dapat berakselerasi dengan cepat.

Dari Cacat ke Patahan

Para peneliti juga menemukan bahwa patahan dapat bermula pada ukuran yang jauh lebih kecil daripada yang diprediksi oleh teori patahan tradisional: sekitar 0,1 milimeter, dibandingkan dengan ukuran kritis tradisional, yang dikenal sebagai panjang Griffith, sekitar 1 milimeter.

Temuan ini menunjukkan bahwa tekanan yang bekerja pada suatu material, serta ukuran dan geometri kecacatan yang ada, berperan dalam menentukan kapan patahan bermula.

“Dasar yang mendasari teori ini bersifat umum dan hanya berkaitan dengan geometri kecacatan atau retakan,” kata Fineberg kepada TPS-IL. “Kekuatan teori kami ada pada kesederhanaannya. Kami telah memperhitungkan dengan benar pengaruh dari geometri retakan.”

Temuan ini juga dapat menawarkan wawasan tentang gempa bumi, yang terjadi ketika tekanan di sepanjang patahan mengatasi gaya yang menahan lempeng tektonik pada tempatnya, menyebabkan lempeng tersebut tiba-tiba bergeser.

“Karena dinamika gempa bumi dan proses patahan adalah (secara matematis) sama, temuan kami memprediksi bagaimana perilaku prekursor gempa bumi,” kata Fineberg kepada TPS-IL.

Temuan para peneliti menunjukkan bahwa ruptura gempa bumi dapat dimulai dengan cara serupa dengan wilayah yang mengembang secara perlahan sebelum tiba-tiba berakselerasi. Fineberg mengatakan timnya sebelumnya telah mengamati transisi serupa dalam penelitian tentang gesekan.

Temuan ini tidak berarti para ilmuwan saat ini dapat memprediksi gempa bumi atau menentukan secara pasti kapan suatu material akan mengalami kegagalan. Tantangan utamanya adalah mendeteksi wilayah yang bergerak lambat ini sebelum kegagalan katastrofik terjadi.

“Karena sangat lambat, mereka tidak membuat ‘suara’ apa pun saat mengembang,” kata Fineberg kepada TPS-IL, membuat mereka sulit dideteksi melalui suara atau sinyal seismik.

Jika para peneliti akhirnya dapat mengembangkan cara yang andal untuk mendeteksi prekursor ini, temuan tersebut dapat memiliki aplikasi praktis.

“Jika kami berhasil, kami mungkin dapat memperpanjang masa pakai material atau, dalam kasus gempa bumi, untuk kemungkinan memberikan peringatan dini bahwa mereka mulai terjadi,” kata Fineberg kepada TPS-IL.

Studi ini diterbitkan dalam jurnal penelaahan sejawat Physical Review Letters.