JAKARTA, RADARSUMBAR.COM – Magnet selalu memiliki dua kutub. Bahkan, ketika sebuah batang besi berani dipotong menjadi dua, kutubnya pun akan terkonfigurasi ulang menjadi masing-masing dua. Kenapa demikian?
Direktur National High Magnetic Field Laboratory di Tallahassee, Florida, AS, Greg Boebinger mengatakan magnet adalah “salah satu misteri terdalam dalam fisika.?
Meski manusia menggunakan magnet selama ribuan tahun, para ilmuwan masih mempelajari hal-hal baru soal cara magnet bekerja.
Dikutip dari Live Science, jawaban paling mendasar mengapa magnet memiliki kutub terletak pada perilaku elektron.
Semua materi, termasuk magnet, terbuat dari atom. Dalam setiap atom, inti dikelilingi oleh satu atau lebih elektron yang bermuatan negatif.
Setiap elektron tersebut menghasilkan medan magnet kecilnya sendiri, yang oleh para ilmuwan disebut sebagai “spin”.
Jika cukup banyak medan magnet kecil tersebut yang mengarah ke arah yang sama, maka material itu sendiri menjadi magnetis.
Boebinger menyebut ‘spin’ elektron adalah konsep yang abstrak. Secara teknis, tidak ada yang pernah melihat elektron berputar, karena elektron terlalu kecil untuk dilihat di bawah mikroskop.
Namun, para fisikawan tahu elektron memiliki medan magnet karena mereka telah mengukurnya. Pasalnya, salah satu cara medan tersebut dapat dihasilkan adalah jika elektron berputar. Membalikkan arah putarannya akan membuat medan magnetnya turut berbalik.
Tak mungkin nol
Dikutip dari laman Center for Nondestructive Evaluation Iowa State University, ada peluang magnet jadi kehilangan sifatnya. Yakni, jika elektron berpasangan sehingga ‘spin’ tidak terjadi. Hal ini membuat jaring magnet atom menjadi nol.
Masalahnya, pada beberapa elemen, seperti besi, hal itu tidak dapat terjadi. Jumlah elektron dan posisi mereka di sekitar inti berarti setiap atom besi akan memiliki elektron yang tidak berpasangan yang menghasilkan medan magnet kecil.
Pada bahan yang tidak termagnetisasi, medan magnet individual ini mengarah ke arah acak yang berbeda-beda.
Dalam keadaan tersebut, sebagian besar saling meniadakan satu sama lain, sehingga materi tidak bersifat magnetis secara keseluruhan.
Namun, dalam kondisi yang tepat, medan magnet subatomik yang kecil bisa sejajar dan mengarah ke arah yang sama.
Kita bisa mengibaratkan hal ini sebagai perbedaan antara kerumunan orang yang bergerak tak teratur, dibandingkan dengan mereka yang terorganisasi dan menghadap ke arah yang sama.
“Kombinasi medan magnet yang sangat kecil itu membuat medan magnet yang lebih besar, sehingga material menjadi memiliki sifat magnet.”
Cara buat
Banyak magnet yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti magnet kulkas, dikenal sebagai magnet permanen.
Pada material ini, medan magnet dari banyak atom dalam material disejajarkan secara permanen oleh suatu kekuatan dari luar, misalnya, dengan dimasukkan ke dalam medan magnet yang lebih kuat.
Medan magnet yang lebih kuat seringkali diciptakan oleh listrik. Listrik dan magnet pada dasarnya saling terkait, karena medan magnet dihasilkan oleh pergerakan muatan listrik. Hal ini yang menyebabkan elektron yang berputar memiliki medan magnet.
Dalam kaidah fisika, garis-garis medan magnet digambarkan mengalir keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatannya, membentuk sebuah lingkaran tertutup, seperti yang terjadi pada Bumi.
Fisikawan juga telah menemukan susunan kutub magnet lainnya, termasuk quadrupoles, dengan kombinasi kutub magnet utara dan selatan disusun dalam sebuah kotak.
Menurut seorang ilmuwan senior di Lawrence Berkeley National Laboratory di California Paolo Ferracin, ada satu misteri yang masih belum ditemukannya, yakni magnet dengan satu kutub atau kutub tunggal.
Elektron dan proton adalah monopole listrik, karena masing-masing memiliki muatan listrik tunggal, baik positif maupun negatif.
Namun, elektron dan juga partikel lainnya memiliki dua kutub magnet. Dikarenakan mereka adalah partikel fundamental, mereka tidak dapat dipecah lebih lanjut.
Perbedaan antara cara partikel berperilaku secara elektrik dan magnetis ini telah membuat penasaran banyak fisikawan, dan bagi sebagian orang, menemukan partikel dengan kutub magnet tunggal adalah sebuah tujuan. Penemuan ini akan menantang hukum fisika yang kita pahami saat ini. (rdr/cnnindonesia.com)
