Ny manifestation af magnetiske monopoler opdaget

Den overraskende lighed mellem de fysiske love, der beskriver elektriske fænomener, og dem, der beskriver magnetiske fænomener, har været kendt siden det 19. århundrede. Imidlertid, et stykke, der ville gøre de to perfekt symmetriske, manglede:magnetiske monopoler. Mens magnetiske monopoler i form af elementarpartikler forbliver undvigende, der har været nogle seneste succeser inden for ingeniørobjekter, der opfører sig effektivt som magnetiske monopoler. Nu, forskere ved Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) har vist, at der er en meget enklere måde at observere sådanne magnetiske monopoler:De har demonstreret, at superflydende heliumdråber fungerer som magnetiske monopoler ud fra molekylets perspektiv, der er nedsænket inde i dem. Sådanne dråber er blevet undersøgt i årtier, men indtil nu, denne fascinerende egenskab var gået helt ubemærket hen.

Når du arbejder med elektrisk ladning, det er let at adskille de positive og negative poler. Den negativt ladede elektron repræsenterer en negativ pol, den positivt ladede proton er den modsatte (positive) pol, og hver enkelt er en individuel partikel, der kan adskilles fra den anden. Med magneter, det så ud til, at de altid har to poler, der er umulige at adskille - skær en dipolmagnet i halve, og du vil ende med to dipolmagneter, skær dem igen, og du får bare endnu mindre dipolmagneter, men du vil ikke være i stand til at adskille nord fra sydpolen.

Udfordret af dette puslespil, forskere konstruerede med succes systemer, der effektivt fungerer som magnetiske monopoler:visse krystalstrukturer blev skabt til at opføre sig som magnetiske monopoler. Men nu, et tværfagligt team bestående af teoretiske fysikere og en matematiker har opdaget, at dette fænomen også forekommer i molekylære systemer, der ikke behøver at blive konstrueret til dette formål, men som man har kendt længe.

Dråber af superflydende helium i nanometerstørrelse med molekyler nedsænket i dem er allerede blevet undersøgt i flere årtier, og det er et af de systemer, professor Mikhail Lemeshko og postdoc Enderalp Yakaboylu er særligt interesserede i. Tidligere har Professor Lemeshko foreslog en ny kvasipartikel, der drastisk forenkler den matematiske beskrivelse af sådanne roterende molekyler, og tidligere på året viste han, at denne kvasipartikel, angulonen, kan forklare observationer, der var blevet indsamlet over 20 år. Enderalp Yakaboylu brugte desuden angulonen til at forudsige tidligere ukendte egenskaber ved disse systemer. Opdagelsen af ​​ejendommen i superflydende heliumdråber rapporterer de nu, imidlertid, kom uventet - og først efter at de havde udvekslet ideer med matematiker Andreas Deuchert, hvem siger, "Det var en overraskelse for os alle at se denne karakteristik dukke op i ligningerne." På et stærkt tværfagligt institut som IST Austria, sådanne samarbejder er ikke usædvanlige, og interaktion mellem forskningsgrupper på forskellige områder fremmes.

"I de andre forsøg, de konstruerede et system til at blive en monopol. Her, det er omvendt, Enderalp Yakaboylu siger. "Systemet var velkendt. Folk har studeret roterende molekyler i lang tid, og først efter indså vi, at de magnetiske monopoler havde været der hele tiden. Dette er et helt andet synspunkt. "

Ifølge forskerne, opdagelsen åbner nye muligheder for at studere magnetiske monopoler. I særdeleshed, udseendet af en magnetisk monopol i superflydende heliumdråber er meget forskellig fra den anden, tidligere studeret, systemer. "Forskellen er, at vi har at gøre med et kemisk opløsningsmiddel. Vores magnetiske monopoler dannes i en væske frem for i en fast krystal, og du kan bruge dette system til lettere at studere magnetiske monopoler, " forklarer professor Mikhail Lemeshko.