01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Физика
30 июня

В квантовом газе нашли следы магнитного монополя

inkcept/Flickr

Ученые обнаружили следы магнитного монополя — источника магнитного поля, существование которого отрицает современная физика. Частицы квантового газа при определенных условиях ведут себя в сумме именно как такой единичный магнитный заряд. Результаты исследования опубликованы в журнале Science

Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля описываются похожими уравнениями, но ведут себя по-разному. Например, электрический заряд (электрон) существует, а вот магнитный — нет. То есть электрическое поле может быть создано единичным «полюсом» (монополем), а магнитное создается только парой полюсов, северным и южным (диполем). Такая картина мира описывается основными для электромагнетизма уравнениями Максвелла и подтверждается многочисленными экспериментами.

Несмотря на это, есть несколько гипотез, которые предполагают, что магнитный монополь (аналог электрона — электрического монополя) все-таки существует. Они описаны только математически и представляют собой скорее гипотетические предположения, никаких реальных физических подтверждений существования магнитного монополя нет. Более того, если его все-таки найдут, придется переписать уравнения Максвела и вместе с ними всю теорию электромагнетизма.

Результаты последнего исследования американских ученых показали, что магнитный монополь может существовать не только как математическая абстракция. Для своих экспериментов они использовали квантовый газ, в котором, в отличие от обычного газа, частицы неотличимы друг от друга. Типичный квантовый газ — это электроны в кристаллической решетке металла). Из-за этого свойства давление и температура такого газа описываются уравнениями квантовой статистики, а не обычной молекулярной физики. Обычно квантовый газ получают охлаждением атомов до температур, близких к абсолютному нулю. В таком состоянии атомы становятся практически неподвижными и их удобно изучать.

Авторы исследования подвергли квантовый газ радио- и микроволновому облучению. Изменяя параметры этого излучения, ученые смогли менять внутреннюю магнитную характеристику атомов — спин, который можно сравнить с магнитной стрелкой у компаса. Физики последовательно изменяли спин почти неподвижных атомов между всеми возможными значениями, то есть заставили его сделать один «полный оборот». Однако по окончанию эксперимента спин не вернулся в изначальное состояние, а немного отклонился от него. Это отклонение ученые объясняют, тем, что коллективное поведение таких частиц оказывается аналогичным повдению магнитного монополя. Чтобы исключить другие возможные помехи, ученые повторили эксперимент, но в этот раз устранили действие гипотетического монополя. В этом случае спин атомов вернулся в изначальное состояние без каких-либо искажений.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Комментарии

Все комментарии
Обсуждаемое