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.” –

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)

Rahasia Petir Yang Baru Terungkap

Bila melihat petir dalam musim hujan tahun ini, ingatlah sebuah proses fisika rumit yang terjadi di baliknya dan selama ini belum terungkap. Setiap kali petir menyambar, terjadi reaksi nuklir yang menghasilkan partikel langka dan hujan sinar gamma. Dahulu, peristiwa dalam hujan petir itu hanya spekulasi seorang fisikawan bernama CTR Wilson yang memublikasikan pandangannya pada tahun 1925.

Namun kini, spekulasi itu terbukti. Fisikawan Kyoto University, Teruaki Enoto, membuktikan dan memublikasikan risetnya di jurnal Nature, (23/11/2017). Enoto menguraikan, setiap kali petir terjadi, elektron bergerak cepat di atmosfer dan terus menerus bertabrakan satu sama lain hingga menciptakan plasma dan radiasi. Sebagian hasil proses tersebut menghasilkan kilat yang terlihat oleh mata manusia. Namun, sebagian lagi tak kasat mata, seperti sinar X dan sinar gamma.

Dalam risetnya, Enoto membuktikan bahwa sinar gamma memicu eksitasi nitrogen dan oksigen. Dengan kata lain, memicu reaksi nuklir. Akibat sinar gamma, kestabilan nitrogen dalam bentuk nitrogen 14 terganggu. Akhirnya, terbentuk nitrogen 13. Demikian pula oksigen. Akibat sinar gamma tercipta oksigen 15. Bentuk stabil dari oksigen adalah oksigen 16.

Tak berhenti sampai di situ. Nitrogen dan oksigen dalam bentuk yang tidak stabil melepaskan partikel misterius neutrino dan positron, antimateri dari elektron. Setelah itu, positron berinteraksi dengan elektron. Yang terjadi kemudian, keduanya saling meniadakan, persis seperti yang dinyatakan hukum fisika, hmm.. jadi ingat novel Angels dan Demon.

Neutrino sendiri menjadi tak terdeteksi. Secara umum, Enoto membuktikan bahwa petir adalah akselerator partikel. Proses kala petir terjadi memicu sinar gamma sebesar 0,5 mega elektron-volt, wow!

Marhaban Ya Ramadhan

Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, kata marhaban diartikan sebagai kata seru untuk menyambut atau menghormati tamu yang berarti selamat datang. Ia sama dengan ahlan wa sahlan yang juga dalam kamus tersebut diartikan selamat datang. Walaupun keduanya berarti selamat datang tetapi penggunaannya berbeda. Para ulama tidak menggunakan ahlan wa sahlan untuk menyambut datangnya bulan Ramadhan, melainkan marhaban ya Ramadhan.

Ahlan diambil dari kata ahl yang berarti keluarga, sedangkan sahlan berasal dari kata sahl yang berarti mudah. Ahlan wa sahlan, adalah ungkapan selamat datang, yang di dalamnya terdapat kalimat tersirat yaitu, Anda berada di tengah keluarga.

Marhaban diambil dari kata rahb yang berarti luas atau lapang, sehingga marhaban menggambarkan bahwa tamu disambut dan diterima dengan dada lapang, penuh kegembiraan serta dipersiapkan baginya ruang yang luas untuk melakukan apa saja yang diinginkannya. Dari akar kata yang sama dengan marhaban, terbentuk kata rahbat yang berarti ruangan luas untuk kendaraan, untuk memperoleh perbaikan atau kebutuhan pengendara guna melanjutkan perjalanan. Marhaban ya Ramadhan berarti selamat datang Ramadhan mengandung arti bahwa kita menyambutnya dengan lapang dada, penuh kegembiraan; tidak dengan menggerutu dan menganggap kehadirannya mengganggu ketenangan atau suasana nyaman kita.

Marhaban ya Ramadhan, kita ucapkan untuk bulan suci itu, karena kita mengharapkan agar jiwa raga kita diasah dan diasuh guna melanjutkan perjalanan menuju Allah ‘Azza wa Jalla. Ada gunung yang tinggi yang harus ditelusuri guna menemui-Nya, itulah nafsu. Di gunung itu ada lereng yang curam, belukar yang lebat, bahkan banyak perampok yang mengancam, serta iblis dan syaitan yang merayu, agar perjalanan tidak melanjutkan. Bertambah tinggi gunung didaki, bertambah hebat ancaman dan rayuan, semakin curam dan ganas pula perjalanan. Tetapi, bila tekad tetap membaja, sebentar lagi akan tampak cahaya benderang, dan saat itu, akan tampak dengan jelas rambu-rambu jalan, tampak tempat-tempat indah untuk berteduh, serta telaga-telaga jernih untuk melepaskan dahaga. Dan bila perjalanan dilanjutkan akan ditemukan kendaraan Ar-Rahman untuk mengantar sang musafir bertemu dengan kekasihnya, Allah ‘Azza wa Jalla. Demikian kurang lebih perjalanan itu dilukiskan dalam kitab Madarijus Salikin karya Ibnul Qayyim al-Jauziyyah.

Tentu kita perlu mempersiapkan bekal guna menelusuri jalan itu. Tahukah Anda apakah bekal itu? Benih-benih kebajikan yang harus kita tabur di lahan jiwa kita. Tekad yang membaja untuk memerangi nafsu, agar kita mampu menghidupkan malam Ramadhan dengan shalat dan tadarus, serta siangnya dengan ibadah kepada Allah melalui pengabdian untuk agama, bangsa dan negara. Semoga kita berhasil, dan untuk itu mari kita buka lembaran al-Quran mempelajari bagaimana tuntunannya.