Z hodin fyziky je známo, že elektrické náboje, kladný a záporný, se mohou vyskytovat samostatně, tedy jako monopóly. U magnetismu to ale neplatí, ze zkušenosti víme, že severní a jižní magnetický pól od sebe nelze nikdy oddělit.
Nedávné pokusy britských a francouzských fyziků prokázaly, že magnetické náboje se v některých materiálech chovají podobně jako jejich elektrické protějšky. Existence magnetických monopólů tak byla jednoznačně potvrzena.
Monopóly už nejsou jen pouhá teorie
Ale moderní fyzikální teorie, zejména teorie velkého sjednocení či teorie superstrun, s magnetickými monopóly počítají. Poprvé o nich uvažoval již roku 1894 slavný Pierre Curie a v roce 1931 neméně proslulý anglický fyzik Paul Dirac ve své práci o kvantové teorii elektromagnetického pole dokonce jejich existenci předpověděl.
Že něco jako magnetické monopóly skutečně existuje, se potvrdilo letos v září, kdy byla publikována studie Jonathana Morrise z berlínského Helmholtzova Centra pro materiály a energii a Toma Fennella z Laue-Langevinova institutu v Grenoblu, která se zabývala termodynamickými i jinými vlastnostmi spinových ledů.
Magnetismus a spinové ledy
Spinové ledy jsou speciální krystalické materiály se spoustou neobvyklých vlastností. Magnetické momenty (vyvolané spinem) se v těchto látkách neprojevují tak jako u klasických ferromagnetů (např. železo), ale spíše se chovají jako vodíková jádra ve vodním ledu a uspořádávají se do čtyřstěnů.
Fennell se rozhodl ve výzkumu magnetických vlastností spinového ledu pokračovat, a proto se spojil s britskými vědci Stevem Bramwellem (University College London) a Seanem Giblinem (Rutherford Appleton Laboratory). Společně pak provedli první měření velikosti magnetického náboje a proudu magnetických monopólů u spinového ledu Dy2Ti2O7 (chemické látky zvané dysprosiumtitanát).
Magnetřina
Výsledkem bylo potvrzení existence magnetických monopólů. Z provedených měření vyplývá, že elementární magnetické náboje mají rozměry řádově srovnatelné s atomy a chovají se víceméně stejně jako jejich elektrické protějšky.
To mimo jiné dokládá, že mezi elektřinou a magnetismem existuje hluboká souvislost a dokonalá symetrie. Možná anebo spíš právě proto vědci nový jev pojmenovali příznačně jako "magnetřina" (z angl. magnetricity).
Steve Bramwell, jeden z autorů objevu, k tomu poznamenává: "Existence magnetických monopólů byla poprvé předpovězena v roce 1931, ale navzdory mnoha pokusům o jejich nalezení nikdy nebyly pozorovány jako volně se pohybující elementární částice. Avšak tyto monopóly existují, přinejmenším uvnitř spinového ledu, ale nikdy mimo něj."
Podle něj jde o objev mimořádného významu. "Prozatím jsme na začátku, ale kdo ví, jak budou magnetrické aplikace vypadat za 100 let." Očekává se, že objev povede k přehodnocení současných teorií magnetismu, jakož i k vývoji zcela nových technologií. Studie byla publikována v říjnovém vydání časopisu Nature.
Zdroj:
www.ucl.ac.uk
physicsworld.com
