Provas "esmagadoras" para monopolos
Múltiplas experiências revelam materiais com pontos únicos de norte e sul.
Pesquisadores podem ter encontrado o monopolo, uma vez evasivo.AlamyUm desses fatos da vida que os físicos vivem com é que cada ímã de todos os tempos tem um norte e um pólo sul. Quando os pesquisadores tentam separar os dois, eles simplesmente arranjar outro ímã com pólos de sua própria. Não há nenhuma razão que deve ser o caso, e durante décadas foram em busca de um único pólo, ou monopolo.
"As pessoas foram à procura de monopolos em raios cósmicos e aceleradores de partículas - até mesmo rochas lunares", diz Jonathan Morris, um pesquisador do Centro Helmholtz para Materiais e Energia, em Berlim.
Agora Morris e outros descobriram a evidência mais forte para monopolos magnéticos, em cristais pequenos do tamanho de um plugue de ouvido. Quando os cristais são refrigerados até perto do zero absoluto, eles parecem preencher com minúsculos pontos únicos de norte e sul. Os pontos são menos de um nanômetro de distância, e não pode ser medido diretamente. No entanto, Morris e outros físicos acreditam que eles estão lá. Eles fazem o seu caso em dois artigos publicados hoje na revista Ciência 1 , 2 , e outros trabalhos publicados no servidor de impressão pré-arXiv.org 3 , 4 .
Os cristais são feitos de materiais conhecidos como 'spin ice', porque os seus átomos estão dispostos de uma forma semelhantes aos de gelo de água. Especificamente, seus átomos se sentar nos vértices de quatro lados pirâmides. Cada átomo se comporta como um ímã de barra minúsculo, e quando o cristal é resfriado até o zero absoluto próximo, os ímãs átomo-align. Às vezes, três dos quatro cantos da pirâmide alinhar juntos e criar uma região do norte ou sul carga magnética no centro da pirâmide. A acusação não é ligado a qualquer objeto físico, mas ele se comporta exatamente como um monopolo faria.
Evidência inquestionável?
Trabalho teórico mostrou que provavelmente existem monopolos, e eles foram medidos indiretamente. Mas a Ciência papéis são os primeiros experimentos direto para registrar os efeitos do monopolo sobre o material de spin ice. Os jornais usam nêutrons para detectar átomos no cristal alinhados em longas cadeias daisy 1 , 2 . Essas cadeias daisy tie cada norte e sul monopolo juntos. Conhecido como "cordas de Dirac", as cadeias, bem como a existência de monopolos, foram previstos em 1930 pelo físico teórico britânico Paul Dirac.Medições de calor em um papel um também suportam o argumento monopolo.
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Os dois, ainda não publicados, artigos sobre arXiv adicionar à evidência. O primeiro fornece observações adicionais 3 , eo segundo utiliza uma nova técnica para determinar a carga magnética de cada monopolo ser 4.6x10 -13 joules por metro tesla 4 . Todos juntos, a evidência para monopolos magnéticos "agora é esmagadora", diz Steve Bramwell, um cientista de materiais da Universidade de Londres e autor de um dos Ciência papers 2 e um dos arXiv papéis 4 .
"Esse tipo de medida faz monopolos mais substancial, pelo menos na minha mente", diz Peter Schiffer, um pesquisador da Pennsylvania State University, em University Park. Se os monopolos será visto diretamente é outra questão, diz Schiffer. Como qualquer partícula carregada, os opostos se atraem e os pólos norte e sul geralmente se agrupam menos de um nanômetro um do outro. Que os torna extremamente difícil de detectar individualmente. Mas, Schiffer diz: "Estou muito hesitante em dizer que nada é impossível."
Mesmo sem ver diretamente um, Bramwell diz que ele está certo de que os monopolos estão lá. "Eu não acho que alguém poderia questioná-lo após esse turbilhão de papéis", diz ele.
Referências
- Morris, J. et al. Ciência avançados publicação online doi: 10.1126/science.1178868 ( 2009 ).
- Fennell, T. et al. Ciência on-line antes da publicação doi: 10.1126/science.1177582 (2009).
- Kadowaki, H. et al. preprint em http://arXiv.org/abs/0908.3568v2 ( 2009 ).
- Bramwell, ST et al. preprint em http://arxiv.org/abs/0907.0956 (2009 ).
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