Na cestě k magnetickým monopólům

10. září 2009 | 06.00 |

spinové špagetyZatímco elektrické náboje se běžně kolem nás mohou vyskytovat odděleně jako takzvané monopóly, u magnetického pole žijeme dosud v představě, že každý magnet má dva póly. Pokud se budeme snažit rozdělit magnet vždy na menší a menší části, budou stále vznikat magnety se severním a jižním magnetickým pólem a tyto póly již dál nelze oddělit tak, jak je tomu v analogii s elektrickým nábojem. Nejnovější objev fyziků z několika světových laboratoří však v tomto směru poněkud překvapil. Bylo totiž pozorováno cosi, co magnetické monopóly připomíná. 

Pokusíme-li se tedy magnet rozdělit, pak se nám běžně ve všech jeho částech vždy znovu objeví oba póly zároveň. Jsou neodlučně spojené - jako tzv. dipól. A to i na atomární a částicové úrovni. Nejnovější objev skupin fyziků (Helmholtzovo centrum v Berlíně, Laueův-Langevinův ústav ve Francii) však ukazuje, že bylo pozorováno něco, co magnetické monopóly (magnetické jednoduché náboje) připomíná. Siločáry magnetického pole, buzeného magnetickým dipólem, jsou uzavřené, u monopólu je tomu opačně - siločáry magnetického pole míří přímo do tohoto náboje.  Jedná se  o složený magnetický jev ve speciálně připravené a silně podchlazené krystalické pevné látce.

Vědci zkoumali vzorek "spinového ledu" - speciálního typu magnetického materiálu a zjistili, že se v něm elementární magnetické dipóly spinového původu nechovají stejně jako ve feromagnetických (silně magnetických) látkách, kde se orientují navzájem paralelně, ale spíše jako jádra atomů vodíku  ledu. Došlo k propojení a zřetězení spinových magnetických dipólů tak, že vytvořily spolu s magnetickým polem složité jednorozměrné křivkovité trubice magnetického toku, připomínající hromadu špaget. Odtud se jim říká "spinové špagety".

Samotné jednotlivé "špagety", tj. trubičky magnetického toku, podle autorů experimentu připomínají podobné útvary, které kdysi předpověděl francouzský teoretický fyzik Paul Dirac a které se podle něj nazývají Diracovy struny. Původní Diracovy struny by měly být přímo spojeny s magnetickými monopóly. Ty by se totiž měly nalézat na jejich koncích. Ale pravé Diracovy struny by měly být samy neviditelné, tj. fyzikálně nezjistitelné a neovlivnitelné. Pak by teprve byly "monopóly" na jejich koncích skutečně izolovány a mohly by být nazývány skutečnými monopóly. V opačném případě jde spíše jen o velmi prodloužený dipól, protože "spinové špagety" se reálně projevují.

Němečtí fyzikové prováděli své experimenty s monokrystalickým titanátem dysprosia, atomu, který patří do skupiny prvků vzácných zemin. Další skupina experimentovala s titanátem holmia, které je podobným prvkem. Vědci tyto materiály zmagnetizovali a podchladili na teploty mezi 0,6 až 2 Kelviny. Za těchto podmínek se struktury, připomínající Diracovy struny s útvary, připomínajícími monopóly na koncích, údajně jasně vynořily a navzájem se separovaly. Podle vědců byl tento jev podrobně zmapován pomocí metody rozptylu nalétávajících neutronů. I neutron má totiž nenulový magnetický dipólový moment, takže je magnetickou látkou či jejím polem specificky odchylován.

Neutronové mapování podle autorů zprávy vytvořilo obrázek, jako kdyby v jistých místech prakticky existovalo pole sféricky symetrické a ubývající s druhou mocninou vzdálenosti, což by spíše odpovídalo monopólu ve středu této koule, nikoliv jednomu konci dipólu. Stále je zde však jisté "ale", které se týká hlavní podstaty věci, totiž jestli jsou oba "monopolární" konce údajných Diracových strun od sebe skutečně "dobře" odděleny či ne. Do té doby je možná poctivější říkat ve slabším smyslu, že tyto monopolární útvary jsou monopólům podobné, že jsou to kvazimonopóly.

Magnetický kvazimonopól se zde tedy projevil jako velmi zvláštní a "složený" jev v exotické pevné látce. V podstatě jako kvazičástice. Tento fakt zřejmě poslouží při vývoji nových spinově magnetických součástek v rámci progresivní počítačové a informační technologie.

Objevení magnetického monopólu by mělo dalekosáhlé důsledky. A to jak pro "sjednocenou teorii všeho" tak i pro podobu našeho Vesmíru. Dotyčná částice by totiž měla být velmi masivní a její existence souvisí s celou řadou faktorů, které pozorujeme nebo o kterých spekulujeme (mj. kvantování elektrického náboje, které skutečně nastává).Muselo by pak následně dojít i k úpravě jedné z Maxwellových rovnic, což je obecný matematický popis chování elektromagnetického pole.

podle Pavla Vachtla

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 3 (2x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Na cestě k magnetickým monopólům lzobac 24. 05. 2011 - 16:21