Bizarre Magnetpartikel in ultrakalten Laborversuch aufgedeckt


Bizarre magnetisches Verhalten, das von einem berühmten Physiker vor mehr als 80 Jahren vorhergesagt wurde schließlich im Labor, laut einer neuen Studie nachgewiesen.

Das Verhalten eines Elektrons in Reaktion auf eine magnetische Monopole oder ein einsamer Magnet mit nur einem Nordpol wurde in einem ultrakalten Material nachgewiesen, die ein natürliches magnetisches System imitiert. Und das Monopol und Elektron System verhält sich ebenso wie der englische Physiker Paul Dirac vorausgesagt, dass es im Jahr 1931 wurde.

Obwohl die neue experimentieren, heute (Jan. 29) in der Zeitschrift Nature beschrieben, beweist nicht, dass solche Monopole gibt es außerhalb des Labors in andere Magnetsysteme, es könnte helfen, Physiker wissen, was Sie suchen in der Natur, sagte Studie Co-Autor David Hall, einem Physiker am Amherst College in Massachusetts. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Experimente]

Magnetische Monopole

Alle bekannten Magnete haben einen Nord- und Südpol: brechen einer magnetischen Kompass-Nadel in zwei, zum Beispiel, und es werden immer zwei kleinere Magnete mit den beiden Polen.

"Sie Ihre Nadel zu zerlegen können so viel wie Sie mögen und Sie sogar auf der atomaren Ebene runter können und noch einen Nordpol und einen Südpol hast du," sagte Hall LiveScience. Auch Elektronen und Protonen haben zwei Pole.

Dies ist ein Geheimnis, weil viele Physiker glauben, dass eine magnetische Monopole — ein Magnet mit nur einem Pol — sollte vorhanden sein. Z. B. Monopole würde erklären, warum die elektrische Ladung der subatomaren Teilchen wie Elektronen und Protonen kommen immer in diskreten Einheiten eine grundlegende kostenlos, sagte Hall.

Und wenn solche magnetischen Monopole existieren, gebildet sie wahrscheinlich kurz nach dem Urknall als ganzer Raum war viel heißer und Dichter als heute; die Bedingungen energisch genug, um diese bizarre magnetische Partikel bilden gewesen sein mögen, haben Wissenschaftler sagte.

Im Jahr 1931 versuchte Dirac vorstellen wie dieses Monopol mit dem Standardmodell, der amtierende Physik Theorie konsistent sein könnte, die das Verhalten von winzigen Teilchen beschreibt.

Er sagte voraus, dass eine magnetische Monopole eine kleine Whirlpool Spur zu verlassen würde, als es eines Elektrons durchlaufen mit einem leeren Gang in der Mitte, wo das Elektron völlig fehlt, zu beenden, in die magnetischen Monopole. (In der Quantentheorie, Elektronen nicht massive mit festen Grenzen, sondern ziemlich unscharf Blobs, denen andere Objekte durchlaufen können.)

Aufschlussreiche Wirbel

Leider haben Wissenschaftler natürliche Monopole vergeblich gesucht, so dass es schwierig war, Diracs Theorie zu testen.

Dazu Hall und seine Kollegen Rubidiumatomen nur ein Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Bei dieser Temperatur Anzeige die Atome seltsame Quantenverhalten, im wesentlichen benimmt sich wie eine Welle anstelle einer Aggregation der Partikel.

Sie verwendet ein Rubidium-Atom ein Elektron zu imitieren, und erstellt dann das Magnetfeld ein Monopol durch Optimierungen die Ausrichtung von Millionen von anderen Rubidiumatomen, von die jede im Wesentlichen wie eine winzige Kompassnadel zeigt in einer etwas anderen Weise handelt.

Sie nahmen dann Bilder von der "Elektron", wie es interagiert mit dem "Magnetfeld."

Sicher genug, wie die synthetische Monopol das Elektron, begegnet sagte es erstellt einen wirbelnden Strudel und ein Korridor-Region mit keine Atome, die in der Mitte beendet, wie Dirac vorausgesagt, Hall.

Die Arbeit "eine schöne Demonstration der Quantensimulation, ein wachsendes Feld, das echte Quantensysteme verwendet, um andere zu modellieren, die sind schwer zu machen, zu berechnen oder zu beobachten, ist", sagte Lindsay Leblanc, ein Physiker an der Universität von Alberta in Kanada, einen News & Views-Artikel über die neue Studie in der Natur schrieb.

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