Kvanteopdagelse bekræfter en årtier gammel teori om, hvordan monopoler forfalder

En nylig kvanteopdagelse har givet eksperimentelt bevis for en årtier gammel teori om nedbrydningsprocessen for hypotetiske partikler kendt som monopoler. Monopoler, hvis de eksisterer, ville bære en enkelt magnetisk pol, i modsætning til almindelige magneter, der har både nord- og sydpoler. Deres forudsagte eksistens stammer fra visse store forenede teorier, der forsøger at forene naturens grundlæggende kræfter.

Den pågældende teori, foreslået i 1970'erne af fysikerne Gerard 't Hooft og Alexander Polyakov, antyder, at monopoler kan henfalde gennem en proces kaldet Schwinger-parproduktion. I denne proces giver en monopols stærke magnetfelt anledning til den spontane dannelse af et par partikler – en elektron og en positron – fra vakuumet. Monopolen mister energi i denne proces, hvilket får den til at udstråle og til sidst henfalde.

For at teste denne teori udførte et team af forskere ledet af fysikere fra University of California, Berkeley, eksperimenter ved hjælp af fangede ioner og kvantesimuleringer. De skabte en kvantesimulator, der ligner en monopols magnetfelt ved præcist at kontrollere interaktionerne mellem individuelle ioner. Ved at måle egenskaberne af de fangede ioner observerede de mønstre i overensstemmelse med Schwinger-parproduktionsprocessen.

Denne eksperimentelle verifikation markerer et betydeligt fremskridt i vores forståelse af monopolernes adfærd, omend i et simuleret miljø. Mens eksistensen af ​​monopoler ikke er blevet eksperimentelt bekræftet til dato, styrker denne kvanteopdagelse den teoretiske ramme omkring deres hypotese egenskaber og henfaldsmekanismer.

Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i tidsskriftet "Nature." Evnen til at studere monopolers henfald i kontrollerede omgivelser baner vejen for yderligere undersøgelser af magnetiske ladningers fundamentale egenskaber og bidrager potentielt til store forenede teorier, der søger at forene fysikkens love.