Μαγνητικά μονόπολα από συγκρούσεις κυμάτων

Posted on 30/10/2016

0


%ce%bc%ce%bf%ce%bd%ce%bf%cf%80%ce%bf%ce%bb%ce%b1Σύμφωνα με την κλασική θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού στη φύση δεν υπάρχουν «μαγνητικά» φορτία (απομονωμένοι μαγνητικοί βόρειοι ή νότιοι πόλοι) ή αλλιώς μαγνητικά μονόπολα, σε αντίθεση με τα ηλεκτρικά φορτία που εμφανίζονται ξεχωριστά ως θετικά ή αρνητικά.

Η μη ύπαρξη των μαγνητικών μονοπόλων είναι συνέπεια της δεύτερης εξίσωσης του Maxwell που εκφράζει τον νόμο του Gauss για το μαγνητικό πεδίο, βάσει του οποίου η μαγνητική ροή που διέρχεται μέσα από μια οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι ίση μηδέν. Αυτή η διατύπωση είναι ισοδύναμη με τον ισχυρισμό ότι δεν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα.

Τα μαγνητικά μονόπολα εμφανίστηκαν ξανά στο προσκήνιο στην δεκαετία του 1970 στο πλαίσιο των θεωριών βαθμίδας και των Μεγάλων Ενοποιημένων Θεωριών (GUT). Οι εξισώσεις που διέπουν τις θεωρίες αυτές, αλλά και κάθε θεωρία ενοποίησης που σε μικρές ενέργειες οδηγεί στο καθιερωμένο πρότυπο, οδηγούσαν υποχρεωτικά στην ύπαρξη των μαγνητικών μονόπολων.

Δυστυχώς όμως μέχρι σήμερα ουδέποτε ανιχνεύθηκαν μαγνητικά μονόπολα.

Διαβάστε σχετικά:
1. Το μαγνητικό μονόπολο του Αγίου Βαλεντίνου 
2. Μαγνητικά μονόπολα, υπεραγωγιμότητα και συνθήκη κβάντωσης Dirac 

Σε μια νέα θεωρητική εργασία ο Tanmay Vachaspati, από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, υποστηρίζει ότι θα μπορούσε κανείς να δημιουργήσει μαγνητικά μονόπολα από την σκέδαση κυμάτων. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είναι δυνατή η ανίχνευση μονοπόλων σε συγκρούσεις κυκλικά πολωμένων κυμάτων φωτός μεγάλης έντασης .

Αντί να συγκρούονται δυο σωματίδια, όπως συμβαίνει στους επιταχυντές, ο Vachaspati αναρωτήθηκε τι θα συμβεί αν συγκρουστούν δυο κύματα; Τα κύματα στην περίπτωση αυτή συνίστανται από πολλά σωματίδια-φορείς δυνάμεων, όπως τα φωτόνια και τα μποζόνια W.

Για να περιγράψει αυτά τα κύματα ο Vachaspati χρησιμοποίησε ένα μοντέλο GUT που περιγράφει τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων με όρους πεδίου. Στις αριθμητικές προσομοιώσεις του, δυο κυκλικά πολωμένα κύματα σ’ αυτά τα πεδία συγκρούονται μετωπικά.

Στα προϊόντα των συγκρούσεων ο Vachaspati παρατήρησε μονόπολα ως κορυφές κρατήρων στην ενεργειακή πυκνότητα, και γύρω από τις κορυφές αυτές το μαγνητικό πεδίο ήταν όπως το μαγνητικό πεδίο ενός απομονωμένου βόρειου ή νότιου μαγνητικού πόλου.
Ο Vachaspati υποστηρίζει ότι είναι δυνατή η παρατήρηση των μονοπόλων σε συγκρούσεις δεσμών λέιζερ υψηλής έντασης, όπου πραγματοποιούνται αλληλεπιδράσεις φωτονίου – φωτονίου.

πηγή: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.117.181601