Los científicos del Amherst College EE. UU. Y la Universidad de Aalto Finlandia han realizado las primeras observaciones experimentales de la dinámica de los monopolos aislados en la materia cuántica.
El nuevo estudio proporcionó una sorpresa: el monopolo cuántico se desintegra en otro análogo del monopolo magnético. La comprensión fundamental obtenida de la dinámica monopolo puede ayudar en el futuro a construir análogos aún más cercanos de los monopolos magnéticos.
A diferencia de los imanes habituales, los monopolos magnéticos son partículas elementales que solo tienen un polo magnético sur o norte, pero no ambos. Se ha predicho teóricamente que existen, pero no se han reportado observaciones experimentales convincentes. Por lo tanto, los físicos están ocupados buscando análogosobjetos.
"En 2014, nos dimos cuenta experimentalmente de un monopolo de Dirac, es decir, la teoría de 80 años de Paul Dirac, donde originalmente consideraba que las partículas cuánticas cargadas interactuaban con un monopolo magnético", dice el profesor David Hall del Amherst College.
"Y en 2015, creamos monopolos cuánticos reales", agrega el Dr. Mikko Möttönen de la Universidad de Aalto.
Mientras que el experimento del monopolo de Dirac simula el movimiento de una partícula cargada en la vecindad de un campo magnético monopolar, el monopolo cuántico tiene una estructura puntual en su propio campo que se asemeja al de la partícula monopolo magnética misma.
De un monopolo cuántico a otro en menos de un segundo
Ahora, la colaboración monopolo dirigida por David Hall y Mikko Möttönen ha producido una observación de cómo uno de estos análogos monopolo magnéticos únicos se convierte espontáneamente en otro en menos de un segundo ".
"Suena fácil, pero en realidad tuvimos que mejorar el aparato para que suceda", dice el Sr. Tuomas Ollikainen, quien es el primer autor del nuevo trabajo.
Los científicos comienzan con un gas extremadamente diluido de átomos de rubidio enfriados cerca del cero absoluto, a cuya temperatura forma un condensado de Bose-Einstein. Posteriormente, preparan el sistema en un estado no magnetizado y rampan un punto cero de campo magnético externoen el condensado creando así un monopolo cuántico aislado. Luego mantienen el punto cero quieto y esperan que el sistema se magnetice gradualmente a lo largo del campo magnético que varía espacialmente. La destrucción resultante del monopolo cuántico da lugar a un monopolo Dirac.
"Estaba saltando en el aire cuando vi por primera vez que obtenemos un monopolo Dirac de la descomposición. Este descubrimiento une muy bien los monopolos que hemos estado produciendo a lo largo de los años", dice el Dr. Möttönen.
más allá de la física Nobel
El monopolo cuántico es un llamado defecto de punto topológico, es decir, un único punto en el espacio rodeado por una estructura en el estado no magnetizado del condensado que no puede eliminarse mediante una remodelación continua. Estas estructuras están relacionadas con el 2016Premio Nobel de Física que se otorgó en parte por los descubrimientos de las transiciones de fase topológicas que involucran remolinos cuánticos o vórtices.
"Las líneas de vórtice se han estudiado experimentalmente en superfluidos durante décadas; los monopolos, por otro lado, se han estudiado experimentalmente durante unos pocos años", dice el profesor Hall.
Aunque su topología protege el monopolo cuántico, puede descomponerse ya que toda la fase de la materia cambia de no magnetizada a magnetizada ".
"No importa qué tan robusta sea una escultura de hielo, todo fluye por el desagüe cuando el hielo se derrite", dice el Sr. Ollikainen.
"Por primera vez, observamos la aparición espontánea de monopolos de Dirac y las líneas de vórtice relacionadas", dice el Dr. Möttönen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :