bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Magnetisasi secara umum dapat dideskripsikan sebagai besaran fisika yang
dimiliki oleh suatu material yang menunjukkan sifat kemagnetan pada material
tersebut. Secara mikroskopik, magnetisasi melambangkan arah rata-rata dari
sekumpulan momen dipol magnet μ dalam suatu volume tertentu. Magnetisasi
dilambangkan dengan notasi M.
Kita dapat mengamati perilaku dari sebuah material melalui dinamika dari
momen dipol magnet. Beberapa jenis material yang tergolong paramagnetik, momen
dipol magnetnya bersifat independen dan tidak berinteraksi satu sama lain. Tanpa
keberadaan medan magnet luar, momen dipol magnet pada material paramagnetik akan
terorientasi secara acak, sehingga magnetisasi M bernilai nol. Ketika diberikan medan
magnet luar yang cukup, momen dipol magnet akan mulai terorientasi searah dengan
medan luar tersebut.
Pada material ferromagnetik, suatu momen dipol magnet dengan momen dipol
magnet lainnya akan berinteraksi. Keadaan setimbang dalam interaksi mereka adalah
keadaan dimana antar momen dipol tersebut saling sejajar. Akibatnya, tanpa adanya
medan magnet luar, suatu material ferromagnetik dapat memiliki magnetisasi yang
bernilai M ≠ 0.
Studi terkait permodelan atas sekumpulan momen dipol magnet, atau
selanjutnya disebut model spin, merupakan cakupan riset yang menarik dalam bidang
fisika zat padat. Sebagai contoh, model spin Ising mendeskripsikan dimana spin (dipol
magnet) hanya memiliki 2 kemungkinan kondisi (spin up atau spin down). Terdapat
pula model spin Heisenberg yang vektor spinnya dapat menunjuk ke segala arah dalam
3 dimensi. Kedua model ini merupakan kondisi khusus dari model N-vector dimana
model Ising dan Heisenberg berturut-turut dapat disebut juga model O(1) dan O(3).
Model XY sendiri, yang nantinya akan digunakan dalam tulisan ini, dapat pula disebut
model O(2) atau model rotator klasik. Ditinjau dari permodelan Pott dimana spin
digambarkan dalam kisi 2 dimensi dan memiliki q kemungkinan arah, maka pada q =
2 model Pott akan menjadi ekuivalen dengan model Ising, dan pada q → ∞ model
tersebut akan ekuivalen dengan model XY.
Dalam kajian ini, digunakan permodelan material 2D XY ferromagnetik,
dimana momen dipolnya saling berinteraksi satu sama lain meski tanpa keberadaan
medan magnet luar.
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Bagaimana perilaku dan dinamika spin dalam model XY 2 dimensi
2. Bagaimana pengaruh suhu terhadap besaran energi (Hamiltonian), kapasitas
panas, magnetisasi, suseptibilitas, dan pembentukan vortex
3. Bagaimana pengaruh ukuran sistem terhadap suhu kritis Tc.
1.3
Batasan Masalah
Penelitian kali ini dibatasi dalam simulasi model XY 2 dimensi tanpa pengaruh
medan magnet luar.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut
1. Melakukan simulasi model spin XY 2 dimensi
2. Menyelidiki pengaruh suhu sistem terhadap besaran energi (Hamiltonian),
kapasitas panas, magnetisasi, suseptibilitas, dan pembentukan vortex
3. Menyelidiki pengaruh ukuran sistem terhadap nilai suhu kritis Tc.
1.5
Manfaat Penelitian
Dengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan dapat menjadi bahan acuan
data mengenai model spin XY 2 dimensi dan besaran-besaran termodinamik yang
terkait di dalamnya, agar dapat memberikan sumbangsih terhadap penelitian-penelitian
selanjutnya.
1.6
Sistematika Penulisan
Penulisan skripsi ini dibagi menjadi 6 bab yaitu: Pendahuluan, Tinjauan
pustaka, Dasar teori, Metode penelitian, Hasil dan pembahasan, Kesimpulan dan saran,
serta Lampiran.
BAB I merupakan pendahuluan yang berisikan latar belakang masalah yang
menghasilkan batasan masalah. Adanya batasan masalah ditujukan agar penelitian ini
sesuai dengan tujuan dan manfaat yang diharapkan.
BAB II berisi tentang tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang penelitian
yang berkaitan dengan perkembangan studi dalam bidang fisika statistik khususnya
model spin, dimana penggunaan Monte Carlo Simulation lazim digunakan dalam
melakukan simulasi dari dinamika model spin tersebut.
BAB III berisi teori yang berkaitan dengan teori-teori yang mendukung pokok
bahasan seperti kemagnetan, berbagai macam model spin beserta klasifikasi dan
perumusan energi Hamiltoniannya, parameter-parameter yang terdapat dalam sebuah
model spin, transisi Kosterlitz-Thouless, dan simulasi Monte Carlo.
BAB IV menjelaskan tentang metode penelitian, kelengkapan yang
diperlukan
untuk
melakukan
simulasi,
langkah-langkah
instalasi,
manual
pengoperasian program berikut cara mengekspor data hasil simulasi, serta diagram alur
pengambilan data.
BAB V menunjukkan hasil penelitian dan pembahasan dari setiap hasil
simulasi.
BAB VI memuat kesimpulan dari hasil eksperimen dan saran bagi penelitian
selanjutnya.
Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang diacu oleh penulis
dan lampiran berisi data-data yang diperoleh dalam penelitian.