Misteri “Monopole” Magnet

“… dalam batu ini kamu harus mengerti dengan hati-hati bahwa ada dua titik yang salah satunya dipanggil kutub utara, yang lainnya kutub selatan.” – Petrus Peregrinus (1269 AD)

KETIDAKSEMPURNAAN simetri antara medan listrik dan medan magnet adalah suatu kejanggalan alam yang masih menjadi misteri sampai saat ini. Listrik dan magnet sebenarnya adalah sama. Jika sebuah kawat dialiri listrik, di sekeliling kawat itu akan tercipta medan magnet. Jika magnet bergerak di dekat sebuah kumparan kawat tertutup, akan tercipta aliran listrik pada kumparan kawat tersebut.

Medan listrik permanen ada karena adanya partikel yang bermuatan listrik, seperti elektron atau proton. Namun, medan magnet permanen selalu ada jika kutub utara dan selatan ada secara bersama-sama. Tidak peduli seberapa kecil kita memenggal batang magnet, yang kita dapatkan pada penggalan magnet yang lebih kecil adalah selalu pasangan dua kutub magnet, utara dan selatan. Kita tidak pernah menemukan satu kutub magnet terpisah, utara atau selatan. Kutub magnet yang terpisah inilah yang disebut monopole (mono=tunggal, pole=kutub) magnet.

Adalah Paul Dirac, seorang fisikawan kelahiran Bristol, Inggris, pada tahun 1902, yang pertama kali mengajukan konsep tentang adanya kutub tunggal magnet-sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan-di tahun 1931.

Dirac yang memenangkan hadiah Nobel fisika pada tahun 1933 ini mengajukan hipotesis bahwa keberadaan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron. Pada tahun 1931 inilah pencarian partikel elementer magnet dimulai.

Di dalam fisika klasik, fenomena medan listrik dan magnet berhasil dipadukan oleh fisikawan berkebangsaan Skotlandia yang bernama Max-Well. Ia memadukan kedua medan listrik dan magnet ke dalam empat persamaan terkenal yang disebut persamaan Max-Well.

Dua dari empat persamaan Max-Well ini berisi Hukum Faraday dan Ampere. Hukum Faraday menyatakan terciptanya medan listrik dari perubahan fluks magnet, sedangkan Hukum Ampere menjelaskan terciptanya medan magnet dari adanya aliran listrik.

Dua persamaan lainnya berisi Hukum Gauss untuk medan listrik dan medan magnet. Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada adanya muatan listrik tunggal, seperti elektron dan proton. Sementara itu, Hukum Gauss untuk medan listrik merujuk kepada tidak adanya muatan tunggal magnet.

Keanehan persamaan Max-Well adalah keempatnya melibatkan muatan dan aliran listrik, tetapi tidak melibatkan muatan dan aliran magnet. Kenyataan ini disebut ketidaksimetrisan persamaan Max-Well. Untuk membuat persamaan Max-Well simetris inilah, Dirac mengajukan hipotesis tentang keberadaan monopole magnet.

Kesimetrisan antara medan listrik dan magnet dikenal sebagai prinsip dualitas elektromagnetik. Jika prediksi Dirac benar, monopole magnet ini akan memiliki muatan magnet yang berbanding terbalik dengan muatan elektron, sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.

Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen di seluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.

Agung Waluyo (George Washington University)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: