Créer Physiciens magnétique Monopole
Quatre-vingts ans après leur premier théorisé, les scientifiques viennent de créer un monopôle magnétique artificiel.
Monopôles ont d'abord été conçues dans leur forme moderne il y a plus de 80 ans par Paul Dirac, l'un des fondateurs de la mécanique quantique.
Cette découverte a des implications importantes pour la physique.
Aimants - comment fonctionnent-ils?
Chaque aimant que nous ayons jamais observé est un dipôle - il a à la fois un pôle nord et sud. Si nous tracer des lignes de champ magnétique autour d'un aimant, on voit toujours la courbe des lignes autour, joignant les deux pôles.
Si vous coupez cet aimant en deux, vous n'êtes pas à gauche avec un aimant au nord et au sud un aimant, mais au lieu de deux nouveaux aimants doubles unipolaires.
Ce qui se passe et au niveau atomique - vous pouvez continuer à couper l'aimant à part, mais chaque partie aurez toujours deux pôles. Même un seul électron tournant a à la fois un pôle nord et un pôle sud.
C'est ainsi chaque aimant que nous ayons jamais vu ou vécu des œuvres.
Maintenant, les chercheurs de l'Amherst College dans le Massachusetts et l'Université Aalto en Finlande ont créé un mystérieux Dirac monopôle dans le laboratoire.
Le monopôle agit comme une source à point unique pour un champ magnétique. Les lignes de champ magnétique étendent depuis le monopôle dans toutes les directions, sans rebouclage vu dans un dipôle normal.
Avant la dernière conclusion, les chercheurs ont cherché haut et bas, mais jamais trouvé un monopôle magnétique dans la nature.
Trouver le monopôle insaisissable
Leur première étape a été fait un condensat de Bose-Einstein - un petit nuage d'atomes refroidi à quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu.
Le processus de refroidissement implique des atomes dans un gaz tir à froid avec des lasers, sapant les atomes de leur élan, puis manipuler avec soin les atomes avec des champs magnétiques pour les ralentir encore plus loin.
A cette température, les atomes sont à peu près stationnaire, et étranges effets quantiques commencent à se produire. Les atomes commencent à agir très étrange et former un nouveau type de matière - différent des solides, des liquides et des gaz auxquels nous sommes habitués.
Les chercheurs ont ensuite appliqué avec soin finement réglé des champs magnétiques à la matière étrange, formant de petits tourbillons comme une tornade dans le liquide.
Université Aalto
Cette animation, tirée d'une vidéo YouTube posté par les chercheurs de l'Université Aalto. montre comment le monopôle est fait. En équilibrant soigneusement les champs magnétiques externes pour déplacer un point à la base d'un tourbillon au milieu du condensat, le condensat lui-même commence à émettre un champ magnétique de style monopôle pointant vers l'extérieur.
Les chercheurs appellent cela la « configuration hérisson. »
Les mathématiques qui décrivent le comportement théorique du monopôle magnétique Dirac ligne très bien avec ce que cette question ressemble à la condition hérisson, les chercheurs ont dit.
Être capable de générer un monopôle comme celui-ci dans un laboratoire a des implications graves pour la physique. Lorsque Dirac premier a émis l'hypothèse monopôle en 1931, il se rendit compte que l'existence d'une telle chose dans la nature confirmerait une idée fondamentale de la physique moderne - la nature quantique de l'électricité. Cela signifie que la charge électrique ne peut exister que des multiples entiers de certains frais de base fondamentale - vous ne pouvez pas avoir quelque chose avec la moitié de la charge électrique d'un électron.
Diverses théories du Big Bang suggèrent que les températures élevées insondables de l'univers très tôt, les particules de monopôles magnétiques exotiques auraient formé. Certaines de ces particules doivent exister encore aujourd'hui, bien qu'ils seraient probablement extrêmement rares. Trouver un monopôle naturel nous aiderait à mieux comprendre les conditions de l'univers nouveau-né.
Les scientifiques ont cherché des preuves de ces naturels monopôles dans des endroits allant de la glace de l'Antarctique aux roches lunaires. À ce jour, ces chasses pour tous ont échoué monopôles naturellement.
Faire un monopôle de synthèse indique que ces types de champs magnétiques peuvent exister sans violer les lois de la physique, en laissant ouverte la porte pour un monopôle naturel. Les recherches futures sur les propriétés des monopôles synthétiques pourrait conduire à de nouvelles idées sur la façon de trouver ces particules étranges dans la nature.