Bagaimana Magnet Bisa Punya Dua Kutub?

KOMPAS.com - Saat sebatang magnet dipotong menjadi dua, maka kedua kutubnya tidak akan hilang. Cara ini hanya akan menghasilkan dua magnet yang masing-masing memiliki kutub utara dan selatan.

Kutub utara magnet ini akan menarik kutub selatan dari magnet lainnya, atau sebaliknya.

Daya tarik magnet inilah yang membuat benda tersebut memiliki banyak fungsi dan manfaat bagi manusia.

Jadi, bagaimana dua kutub magnet ini muncul dan mengapa magnet bisa memiliki kutub?

Seperti dikutip dari Live Science, Senin (1/5/2023), menurut Direktur National High Magnetic Field Laboratory, Greg Boebinger di Tallahassee, Florida, magnet adalah salah satu misteri terdalam bagi ilmu fisika.

Kendati orang telah menggunakan magnet selama ribuan tahun, namun hingga saat ini para ilmuwan masih terus mempelajari hal baru tentanng cara kerja magnet.

Tentang bagaimana magnet bisa memiliki kutub, jawabannya menurut ahli adalah terletak pada perilaku elektron.

Asal-usul kutub magnet

Magnet, seperti semua materi, terbuat dari atom. Pada setiap atom, nukleus dikelilingi oleh satu atau lebih elektron bermuatan negatif, yang masing-masing elektron ini menghasilkan medan magnet kecilnya sendiri dan oleh ilmuwan dinamai sebagai 'putaran'.

Apabila cukup banyak medan magnet kecul yang menunjuk ke arah yang sama, maka materi itu pun menjadi magnet.

Bobinger mengatakan, 'putaran' elektron merupakan konsep abstrak. Teknisnya, tidak ada yang pernah melihat elektron berputar, sebab terlalu kecil bahkan untuk dilihat di bawah mikroskop.

Akan tetapi para fisikawan tahu bagaimana elektron memiliki medan magnet karena mereka telah mengukurnya, dan salah satu cara medan magnet itu bisa dihasilkan adalah jika elektron berputar. Membalikkan arah putaran, dan medan magnet akan berputar.

Selanjutnya, apabila memungkinkan maka elektron akan berpasangan dan putarannya saling meniadakan, sehingga magnetisme total atom akan menjadi nol.

Kendati demikian, ada beberapa elemen, seperti besi, yang mana magnetisme itu tidak bisa terjadi. Sebab, jumlah elektron dan posisinya di sekitar nukelus berarti bahwa setiap atom besi akan memiliki elektron tidak berpasangan yang menghasilkan medan magnet kecil.

Selain itu, pada bahan yang tidak mengandung magnetisme, medan magnet individu ini mengarah ke arah acak yang berbeda. Dalam hal ini, sebagian besar akan meniadakan satu sama lain, sehingga materialnya tidak bersifat magnetis secara keseluruhan.

Akan tetapi, di dalam kondisi yang tepat, maka medan magnet subatomik yang sangat kecil dapat sejajar untuk menunjuk ke arah yang sama.

Medan magnet Bumi dan kutubnya

Ada banyak benda yang memiliki medan magnet, termasuk planet yang kita tinggali. Ilmuwan mendefinisikan kutub utara magnet sebagai ujung yang mengarah ke kutub utara Bumi apabila magnet dapat berputar bebas.

Namun secara teknis, menurut Bobinger, ini berarti bahwa kutub magnet utara di Bumi sebenarnya adalah kutub magnet selatan, karena kutub yang berlawanan saling tarik-menarik.

Fisikawan juga telah menemukan susunan lain dari kutub magnet, termasuk quadrupoles, di mana ini merupakan kombinasi kutub magnet utara dan selatan yang disusun dalam bentuk persegi.

Sayangnya, satu tujuan ini pun tetap sulit untuk dipahami dan belum ada yang menemukan monopole magnetik, kata Paolo Ferracin, seorang ilmuwan senior di Lawrence Berkeley National Laboratory di California.

Elektron dan proton adalah monopol listrik, yang masing-masing memiliki muatan listrik tunggal, baik positif maupun negatif.

Akan tetapi elektron, dan partikel lain, juga memiliki dua kutub magnet. Selain itu, karena mereka adalah partikel dasar, mereka tidak dapat dipecah lebih lanjut.

Perbedaan antara cara partikel berperilaku secara elektrik dan magnetis telah menggugah minat banyak fisikawan, dan bagi sebagian orang, menemukan partikel dengan satu kutub magnet adalah hal yang sangat penting.

Sebab, penemuan satu kutub magnet ini akan dapat menantang hukum fisika seperti yang kita pahami saat ini.