Az északi és déli sarki tudás válása
Frissítve: 19.01.28 - 12.44
Egy szokatlan anyagban úgy tűnik, hogy a természeti törvény, amely szerint a mágneses pólusok csak párban jelennek meg, nem érvényesül. A berlini fizikusok monopólusokat fedeznek fel a forgó jégben. Christian Meiertől
Christian Meiertől
Évtizedek óta a fizikusok keresnek valamit, ami az iskolai órák szerint nem létezik: mágneses pólust, amely megfelelője nélkül is megtörténik; Tehát egy északi pólus déli pólus nélkül vagy fordítva. Elméleti fizikusok szerint ilyen magányosok, úgynevezett mágneses monopólusok keletkezhettek az Nagy Bumm idején.
De a monopólium keresése eddig sikertelen volt. Állítólag még a néhai fizikus, Paul Dirac is, aki megjósolta a mágneses monopólusok létét az 1930-as években, az 1980-as évek elején felhagyott az egyes északi és déli pólusokba vetett hittel.
Nem úgy Roderich Moessner fizikus, mint a drezdai Max Planck Komplex Rendszerek Fizikai Intézete. Ő és munkatársai, Claudio Castelnovo az Oxfordi Egyetemről és Shivaji Sondhi az amerikai Princetoni Egyetemről tavaly a Nature magazinban azt javasolták, hogy szokatlan kristályokat, más néven forgó jeget keressenek mágneses monopólusok után. A három fizikus azt állította, hogy olyan szokatlan mágneses tulajdonságokkal rendelkezik, hogy mágneses monopólusok képződnek benne.
Most egy berlini kutatócsoport kimutatta, hogy a triónak igaza volt: a neutronnyalábok segítségével bemutatták a diszprózium-titanát, egy forgó jég anyag monopóliumait. David Morrisszal a Berlini Helmholtz Központból (HZB) dolgozó kutatók erről beszámolnak a Science magazinban.
Mint egy pálya a hóban
A monopólium bizonyítása érdekében az anyagon keresztül neutronokat küldtek a HZB berlini kutatóreaktorából. Mivel a neutronok mágnesesek, a szilárd anyag belsejében lévő mágneses mezők eltérítik őket. Az elhajlás iránya e mezők szerkezetétől függ - így mérhető a minta mágnesessége. Moessner és kollégái azt jósolták, hogy a fonott jég északi és déli pólusa egymás közvetlen közelében alakul ki, majd eltávolodik egymástól. Szabadon és egymástól függetlenül mozogtak a kristályon keresztül.
Az általuk megtett út mágneses mező formájában továbbra is felismerhető, akár a hóban lévő pálya. Ezt a monopólusok közötti mágneses kapcsolódási vonalat mindkét kutatócsoport neutronok segítségével bizonyította, ami bizonyítja magukat a monopólusokat.
A mágneses monopólusok története körülbelül 150 évre nyúlik vissza. 1861 és 1864 között James Clerk Maxwell brit kutató megfogalmazta az elektromágnesesség elméletét. Megmutatta, hogy az elektromosság és a mágnesesség kölcsönösen függő jelenségek. Kiegészítik egymást, mint a távol-keleti filozófia yin és yang. De az összhang nem tökéletes.
Az elektromosság ellentétei, a negatív és a pozitív elektromos töltések különböző részecskéken ülnek; néhány az elektronokon, a másik a protonokon. A részecskék térben elválaszthatók egymástól, amennyire csak kívánatosak, és egyedileg megfigyelhetők. Ezért elektromos monopólusokat képviselnek, ennek nincs megfelelője a mágnesesség világában. Mai ismereteink szerint nincsenek olyan mágneses elemi részecskék, amelyeknek északi vagy déli pólusa lenne.
Az első mágneses magányosok
A monopólusok felfedezése a forgó jégen semmit sem változtat ezen. Mert nem bizonyítja, hogy az anyagon kívül is vannak monopóliumok. Moessner a forgó jeget inkább egyfajta univerzumnak tekinti egy homokszemben, amelyben vannak olyan jelenségek, amelyek hiányoznak a világ többi részén.
"A monopólusok az elektronok és az atomok közötti bonyolult kölcsönhatások eredményei a spin jég egyedi kristályszerkezetében" - mondja Moessner. Összehasonlíthatók a vízhullámokkal, amelyek nagyszámú vízmolekula együttes mozgásából származnak.
Bár a monopólusok nem létezhetnek a forgó jégben lévő spinektől és atomoktól függetlenül, szabadon mozgó, azaz független részecskékként viselkednek, amelyek vagy mágneses északi, vagy déli pólust hordoznak. Ezért ezek úgynevezett kvázirészecskék, de nem elemi részecskék.
A spin-jég monopólusok mindazonáltal a monopólium keresésének sikerének minősíthetők. Ők az első mágneses magányos személyek, akiket észleltek. És végül a fizikusok valódi monopóliumok vannak a kezükben, amelyeket kísérletileg kutathatnak. Ennek során megtudhatnak valamit a hipotetikus kozmikus monopóliumból - például arról, ami történik, amikor találkoznak.