Physiker erstellen Magnetische Monopole
Achtzig Jahre nach ihrem ersten theoretisiert wurden, haben Wissenschaftler nur ein künstliches magnetisches Monopol erstellt.
Monopole wurden zum ersten Mal in ihrer modernen Form mehr als 80 Jahre von Paul Dirac, einer der Begründer der Quantenmechanik konzipiert.
Diese Entdeckung hat einige mächtige Auswirkungen auf die Physik.
Magnete - wie funktionieren sie?
Jeder Magnet, die wir je beobachtet haben, ist ein Dipol - es verfügt sowohl über einen Nord- und Südpol. Wenn wir Magnetfeldlinien um einen Magneten ziehen, sehen wir immer die Linien Kurve um, das Verbinden der beiden Pole.
Wenn Sie diese Magneten in zwei Hälften geschnitten, Sie sind nicht mit einem Nord-Magneten nach links und einem Süd-Magneten, sondern zwei neuen Doppel-gepolte Magneten.
Dies geht weiter und weiter auf atomarer Ebene - Sie können halten den Magneten auseinander schneiden, aber jeder Teil wird noch zwei Pole. Selbst ein einziges Spinn Elektron hat sowohl einen Nordpol und einen Südpol.
Das ist, wie jeder Magnet wir jemals Werke gesehen oder erlebt.
Nun, Forscher am Amherst College in Massachusetts und Aalto-Universität in Finnland haben ein mysteriöses Dirac Monopol im Labor erstellt.
Die Monopol wirkt als Einzelpunktquelle für ein Magnetfeld. Die Magnetfeldlinien Dehnung in alle Richtungen von dem Monopol- out, ohne die in einem normalen Dipols hinten gesehen Looping.
Vor der neuesten Erkenntnis, suchten Forscher hoch und niedrig, aber nie ein magnetisches Monopol in der Natur gefunden.
Die Suche nach dem schweren fassbaren Monopol-
Ihr erster Schritt wurde Herstellung eines Bose-Einstein-Kondensat - eine kleine Wolke von Atomen auf wenige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt.
Der Kühlprozess umfasst Atome in einem kalten Gas mit Lasern, untergräbt die Atome ihre Dynamik, und dann vorsichtig die Manipulation der Atome mit Magnetfeldern schießen sie noch weiter zu verlangsamen.
Bei dieser Temperatur sind die Atome nahezu stationär, und seltsame Quanteneffekte passieren starten. Die Atome beginnen, wirken sehr seltsam und eine neue Art von Materie bilden - unterscheiden sich von den Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen wir es gewohnt sind.
Die Forscher dann angewendet sorgfältig fein Magnetfelder auf die seltsame Angelegenheit abgestimmt und bilden winzige tornadoartigen Wirbel in der Flüssigkeit.
Aalto-Universität
Diese Animation, von einem Video von den Forschern an der Aalto-Universität geschrieben YouTube gemacht. zeigt, wie die Monopol- gemacht wird. Durch die sorgfältige äußere Magnetfelder Ausgleich einen Punkt an der Basis eines Wirbels in die Mitte des Kondensats zu bewegen, beginnt das Kondensat selbst eine nach außen weismonopol Stil Magnetfeld zu emittieren.
Die Forscher nennen dies die „Igel-Konfiguration.“
Die Mathematik, die das theoretische Verhalten des Dirac magnetischen Monopols sehr schön mit aufreihen beschreiben, was diese Sache sieht aus wie in dem Igel Zustand, sagte der Forscher.
Die Möglichkeit, eine Monopol- wie dies in einem Labor zu erzeugen, hat einige schwerwiegende Folgen für die Physik. Wenn Dirac zuerst die Monopol- 1931 die Hypothese aufgestellt, erkannte er, dass die Existenz von so etwas in der Natur eine grundlegende Idee in der modernen Physik bestätigen würde - die Quantennatur der Elektrizität. Dies bedeutet, dass elektrische Ladung kann nur existieren, als ganzzahlige Vielfache von einigen fundamentalen Grundgebühr - Sie nicht etwas mit einer Hälfte der elektrischen Ladung eines Elektrons haben kann.
Verschiedene Theorien des Urknalls deuten darauf hin, dass in den unergründlich hohen Temperaturen des sehr frühen Universums, exotischer Magnetischer Monopol Partikel gebildet haben sollten. Einige dieser Partikel sollten heute noch existieren, obwohl sie wahrscheinlich extrem selten sein würde. ein natürliches Monopol zu finden, würde uns helfen, besser auf die Bedingungen des Neugeborenen Universum zu verstehen.
Wissenschaftler haben zum Nachweis dieser natürlich vorkommenden Monopole an Orten, die von antarktischem Eis Mondgestein durchsucht. Bis heute haben diese Jagden für natürlich vorkommende Monopole alle gescheitert.
ein synthetisches Monopol- zu machen zeigt an, dass diese Art von Magnetfeld ohne Verstoß gegen die Gesetze der Physik existieren kann, die Tür für ein natürliches Monopol wird offen gelassen. Zukünftige Erforschung der Eigenschaften von synthetischen Monopolen könnte zu neuen Einsichten in führen, wie diese seltsamen Teilchen in der Natur zu finden.