Baut-baut besi dan bahan-bahan ferromagnetik lainnya terdiri dari atom-atom yang memiliki sifat seperti magnet kecil dikarenakan elektronnya. Ketika bahan tersebut tidak terkena medan magnet, magnet-magnet kecil ini tidak selalu sejajar satu sama lain di seluruh bahan. Namun, ketika medan magnet diterapkan, orientasi magnet-magnet ini bisa diatur sehingga bahan menjadi sepenuhnya teramagnetisasi. Proses tersebut bisa dianalogikan dengan kelompok-kelompok masyarakat yang akhirnya semua menunjuk ke arah yang sama setelah melihat papan reklame yang sama.
Namun, proses penyelarasan orientasi magnet tidak terjadi secara instan. Ketika medan magnet diterapkan, berbagai wilayah dalam bahan, yang disebut domain, saling mempengaruhi, menyebabkan perubahan orientasi magnetik menyebar di seluruh bahan dengan cara yang tidak merata, mirip seperti efek longsor salju di lereng gunung. Efek yang pertama kali diamati oleh fisikawan Heinrich Barkhausen pada tahun 1919, menemukan bahwa loncatan-loncatan tersebut bisa terdengar sebagai suara berderak yang kini dikenal sebagai kebisingan Barkhausen.
Baru-baru ini, para peneliti dari Caltech melaporkan penemuan bahwa kebisingan Barkhausen bisa dihasilkan tidak hanya melalui cara klasik, tetapi juga melalui efek mekanika kuantum. Hal tersebut adalah penemuan pertama kali kebisingan Barkhausen kuantum terdeteksi secara eksperimental. Penelitian ini mengindikasikan kemajuan dalam fisika dasar yang suatu hari bisa berdampak pada pengembangan sensor kuantum dan perangkat elektronik lainnya.
Penelitian ini menunjukkan bahwa proses penyelarasan orientasi magnetik bisa terjadi melalui terowongan kuantum, di mana partikel-partikel dapat melompati hambatan energi tanpa harus melewati hambatan tersebut secara fisik. Selain itu, efek terowongan bersama juga teramati, di mana kelompok-kelompok elektron yang satu terowongan berkomunikasi satu sama lain untuk mengatur orientasi magnetik secara bersamaan.
Dalam eksperimen, tim peneliti menggunakan material kristalin yang didinginkan hampir mencapai nol mutlak dan mengamati lonjakan tegangan saat terjadi perubahan orientasi magnetik dalam material. Dengan menganalisis lonjakan tegangan, para peneliti dapat mengidentifikasi bahwa perubahan tersebut terjadi secara kuantum, bukan melalui proses klasik.
Menurut tim peneliti, penemuan ini menunjukkan bahwa fenomena kuantum dapat diamati dalam skala yang jauh lebih besar daripada yang sebelumnya diperkirakan. Hasil penelitian ini membuka jalan untuk memahami efek-efek kuantum dalam material-material magnetik pada tingkat makroskopis.
Referensi:
[1] https://www.caltech.edu/about/news/magnetic-avalanche-triggered-by-quantum-effects diakses pada 29 Maret 2024
[2] C. Simon, D.M. Silevitch, P.C.E. Stamp, T.F. Rosenbaum. Quantum Barkhausen noise induced by domain wall cotunneling. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (13) DOI: 10.1073/pnas.2315598121
[3] Yejun Feng, Yishu Wang, T. F. Rosenbaum, P. B. Littlewood, Hua Chen. Quantum interference in superposed lattices. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; 121 (7) DOI: 10.1073/pnas.2315787121
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.