Квантов монопол е открит за първи път (видео)

Изследователи от Университета Аалто (Aalto University) и Амхърст Колидж (Amherst College), Финландия, за първи път в историята са успели директно да открият точка монопол, съществуваща в особена квантова област. Това откритие е много важно за изследването на характера и параметрите на неуловимия магнитен монопол, който учените са се научили да създават изкуствено.

Резултатите са публикувани в списание Science.

Какво е магнитен монопол? Магнитът има два полюса, а ако го разделим на две, няма да се получат само северен или южен полюс, а два нови магнита, всеки отново с по два полюса. Съществуването на магнит с един полюс, т.е. монопол е предсказано от Пол Дирак още през 1931 година, но дългогодишните усилия на учените да го пресъздадат остават напразни. 

Сега изследователите от университета Алто във Финландия и колежа Амхърст в САЩ като квантова среда използват газообразен облак от рубидиеви атоми, охладени до температури близки до абсолютната нула, заключени в специален капан, който ги предпазва от излагане на външни магнитни полета и други фактори.

"В този квантовата област, в дълбините на облаците от газ, в Bose-Айнщайновия кондензат, възникна структура, много подобна на частица - магнитен монопол, чието поведение и свойства се определят от някои теории на физиката на елементарните частици," - казва д-р Мико Мотонен (Dr. Mikko Mottonen), учен от университета в Аалто - "По-рано, ние се опитвахме да намерим монополи в облак от атоми с помощта на т. нар. синтетично магнитно поле . Но всички наблюдавани явления нямаха нищо общо с квантовата механика, от гледна точка на която в газа не съществуват никакви монополи. И сега, променяйки методите на провеждане на експериментите, за първи път станахме свидетели на съществуването на квантово-механичен монопол".

Пояснение: Кондензацията на Бозе-Айнщайн е агрегатно състояние на физична система от бозони с температура много близка до абсолютната нула. Свръхохладените атоми изпадат в квантово състояние, при което квантовите ефекти стават видими на макроскопично ниво.

Като резултат, учените са успели да преодолеят всички технически трудности и да направят важна стъпка към научните изследвания в областта на квантовата механика.

Сравнение на експериментално получения образ на Bose-Айнщайнов кондензат, съдържащ монопол (вляво) с теоретичната прогноза (вдясно). Яркото петно има по-висока плътност на частиците, а различните цветове означават състоянието на вътрешния спин на атомите. Илюстрация: monopole collaboration.

Тази област има все по-голяма роля в бъдещото развитие на науката и технологиите, тъй като структурата на монополите и други топологични образования играят важна роля в модела на най-ранната Вселена. 

Въпреки постиженията в изследването и синтеза на изкуствени частици - магнитни монополи, тяхното реално откритие е въпрос на може би не много далечно бъдеще. Все пак резултатите от тези проучвания показват, че квантовите монополи наистина съществуват в природата.

И накрая, да не забравяме учените от ЦЕРН , Големият адронен колайдер (LHC) и IceCube Neutrino Observatory. Те също търсят частици магнитен монопол.