Přelomové pozorování magnetických monopólů ve kvantovém oblaku  
V Boseho-Einsteinově kondenzátu vyvolali simulované magnetické monopóly. Až utichnou bujaré oslavy, můžeme o to nadšeněji hledat jejich ryze přírodní protějšky.

 

Zvětšit obrázek
Vytoužený syntetický magnetický monopól. Kredit: Heikka Valja/ Aalto University.



Svět fyziky se zastavil, pak vypuklo nevázané veselí a v laboratořích po celé planetě si připíjejí na monopól. Už je to tak, více než po 80 letech od předpovědi slavného teoretického fyzika Paula Diraca tu máme zprávu o pozorování magnetických monopólů, i když prozatím jen simulovaných. Je to bezesporu velký objev, který svým způsobem završuje dlouhá desetiletí intenzivního pátrání, frenetických výpočtů, bezesných nocí, mnoha nadějí a trpkých zklamání.

Zvětšit obrázek
Vpravo Michael W. Ray, vlevo šéf laboratoře David Hall. Kredit: Amherst College.

Fyzici sjížděli jeden experiment za druhým, prohledávali všechny dostupné materiály, od pradávných minerálů až po vzorky z Měsíce, a nic. Poslední desetiletí byly neúspěchy při hledání monopólů zvlášť palčivé, protože se monopóly objevují například v modelech Teorie velkého sjednocení i v modelech superstrunových teorií.


Přitom je to vlastně velice prosté. Běžné magnet má vždy dva póly, severní a jižní. Když takový magnet přeříznete vejpůl, tak dostanete dva magnety, z nichž každý má opět dva póly, severní a jižní. Magnetické monopóly jsou částice, až doposud čistě hypotetické, které jsou magnetem s jediným magnetickým pólem. Monopól má buď jenom severní pól anebo jižní pól. Proto monopól. Nedávno se objevily exotické materiály, jako například spinové ledy, v nichž byly popsány kvazičástice připomínající v některých ohledech právě magnetické monopóly. To nebylo úplně špatné, ale ani zcela uspokojující. Naopak, takové lechtivé objevy ještě zesílily touhu po nefalšovaných Diracových monopolech.

 

 
Takhle jednoduše to bohužel nejde. Kredit: Sbyrnes321, Wikimedia Commons.


A teď se dotkl věčnosti Michael Ray z Amherstu, první autor historického článku v časopisu Nature a také první člověk, který na vlastní oči spatřil simulované magnetické monopóly v laboratoři.

Zvětšit obrázek
Paul Dirac (kolem 1930). Kredit: Cavendish Laboratory/ Cambridge University, Wikimedia Commons.

Jak se to Rayovi a jeho kolegům vlastně povedlo? Vyšli z teoretické studie, která před časem předpověděla, že určité uspořádání změn vnějšího magnetického pole může stvořit velmi věrný analog monopólu. Ray a spol. využili umělé magnetické pole vyvolané Boseho-Einsteinovým kondenzátem, tedy plynem zchlazeným takřka na absolutní nulu.

Zvětšit obrázek
Dnes již klasický Boseho-Einsteinův kondenzát, z ultrachladných atomů rubidia. Kredit: NIST/JILA/CU-Boulder, Wikimedia Commons.

Po překonání celé řady technických obtíží se jim dostalo sladké odměny v podobě fotografických snímků, které potvrzují výskyt simulovaných magnetických monopólů na nepatrných kvantových vírcích v ultrachladném plynu Boseho-Einsteinova kondenzátu.


Pro přímé účastníky to jsou nepochybně vrcholné okamžiky jejich kariéry. Pokud se někde nespletli a doufejme že ne, tak se zapsali do historie. Pozorování simulovaných monopólů nepochybně zásadním způsobem rozběhne skomírající pátrání po přírodních monopólech, které se určitě někde ve vesmíru vyskytují. Některé starší teoretické modely vývoje vesmíru po Velkém třesku je popisovaly jako dost běžné částice, jiné modely je zase pojímají jako extrémně vzácné. Podle všeho jsme doposud hledali špatně a teď se to může změnit. Jistě zintenzívní i pátrání po magnetických monopólech na LHC a podobných zařízeních. Ostatně, sám Dirac kdysi prohlásil, že by byl překvapen, kdyby příroda neměla využití pro tak elegantní koncept, jako jsou právě magnetické monopóly. Takže, naplňte si sklenky a „Na monopól!“

 

 



Literatura

Amherst College News 29. 1. 2013, Nature online 29. 1. 2014, Wikipedia (Magnetic monopole, Bose–Einstein condensate).

Datum: 30.01.2014 12:38
Tisk článku


Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace