Разводот на знаење од Северен и Јужен пол
Ажурирано: 28.01.19 - 12:44
Во необичен материјал, се чини дека законот на природата дека магнетните столбови се појавуваат само во парови, не важи. Берлински физичари откриваат монополи во лед што се врти. Од Кристијан Мејер
Од Кристијан Мејер
Со децении, физичарите бараат нешто што, според училишните лекции, не постои: магнетски пол што го прави без својот пандан; Значи северен пол без јужен пол или обратно. Според теоретски физичари, таквите осамени, т.н. магнетни монополи, можеле да се појават за време на Големата експлозија.
Но, потрагата по монопол досега беше неуспешна. Дури и покојниот физичар Пол Дирак, кој предвиде постоење на магнетни монополи во 1930-тите, се вели дека се откажал од вербата во одделни северни и јужни пол во раните 1980-ти.
Не толку физичарот Родерих Моеснер од Институтот за физика на комплексни системи Макс Планк во Дрезден. Тој и неговите колеги Клаудио Кастелново од Универзитетот во Оксфорд и Шиваџи Сонди од Универзитетот Принстон во САД минатата година предложија во списанието „Природа“ да се бараат необични кристали, познати како спин мраз, по магнетни монополи. Тројцата физичари тврдат дека има толку необични магнетни својства што се формираат магнетни монополи во неа.
Сега истражувачка група во Берлин покажа дека триото било во право: со помош на неутронски зраци, тие ги демонстрирале монополите во супстанцијата диспрозиум титанат, врт мраз. Истражувачите кои работат со Дејвид Морис од берлинскиот центар Хелмхолц (HZB) известуваат за ова во списанието Science.
Како патека во снегот
За да го докажат монополот, преку материјалот испратиле неутрони од берлинскиот истражувачки реактор во ХЗБ. Бидејќи неутроните се магнетни, тие се отклонуваат од магнетните полиња во внатрешноста на една цврста материја. Насоката на отклонување зависи од структурата на овие полиња - вака може да се измери магнетизмот на примерокот. Моеснер и неговите колеги предвидоа дека северниот и јужниот пол ќе се формираат во непосредна близина на едни со други во центрифугата и потоа ќе се оддалечат едни од други. Тие се движеа слободно и независно еден од друг преку кристалот.
Патеката по која тие се движат останува препознатлива во форма на магнетно поле, како патека во снегот. Оваа линија на магнетна врска помеѓу монополите беше демонстрирана од двете истражувачки групи со помош на неутрони, што е доказ за самите монополи.
Историјата на магнетните монополи се враќа околу 150 години. Помеѓу 1861 и 1864 година, британскиот истражувач Jamesејмс Клерк Максвел ја формулирал теоријата на електромагнетизмот. Тој покажа дека електричната енергија и магнетизмот се меѓусебно зависни појави. Тие се надополнуваат едни со други како јин и јанг на далечната источна филозофија. Но, хармонијата не е совршена.
Спротивностите во електричната енергија, негативните и позитивните електрични полнежи, седат на различни честички; некои на електрони, други на протони. Честичките можат просторно да се одделат едни од други колку што е посакувано и да се набудуваат поединечно. Оттука тие претставуваат електрични монополи.Нема еквивалент за ова во светот на магнетизмот. Колку што знаеме денес, нема магнетни елементарни честички кои имаат или северен или јужен пол.
Првите магнетни осамени
Откривањето на монополите во центарот на мразот не го менува тоа. Затоа што не докажува дека има и монополи надвор од материјалот. Наместо тоа, Миснер го смета спинот за спин како еден вид универзум во зрно песок во кој има феномени што изостануваат во остатокот од светот.
„Монополите се резултат на сложените интеракции помеѓу електроните и атомите во уникатната кристална структура на центрифугираниот мраз“, вели Моеснер. Тие се споредливи со водните бранови кои произлегуваат од колективните движења на голем број молекули на вода.
Иако монополите не можат да постојат независно од вртењата и атомите во центрифугираниот мраз, тие се однесуваат како слободно да се движат, т.е. независни честички кои носат или магнетски северен или јужен пол. Затоа тие се таканаречени квазичестички, но не и елементарни честички.
Сепак, монополите со спин-мраз може да се оценат како успех во потрагата по монопол. Тие се првите откриени магнетни осамени. И, конечно, физичарите имаат вистински монополи во своите раце што можат експериментално да ги истражат. Притоа, тие можат да научат нешто за хипотетичкиот космички монопол - на пример - што се случува кога ќе се сретнат.