Наука и Техника

Наука И Техника
5 мая 2015

Ученые-физики впервые обнаружили квантовые монополи
Магнитный монополь

Исследователям из университета Аальто (Aalto University) и Амхерст-колледжа (Amherst College), Финляндия, впервые в истории удалось непосредственно обнаружить подобный точке монополь, существующий в особой квантовой области. Это открытие, служит очень важным дополнением к исследованиям природы и параметров неуловимых магнитных монополей, которые ученые уже научились создавать искусственно.

В качестве квантовой среды ученый использовали газообразное облако из атомов рубидия, охлажденных до температуры, близкой к температуре абсолютного нуля и заключенных в специальную ловушку, защищающую их от воздействия внешних магнитных полей и прочих факторов. "В этой квантовой области, в недрах облака газа, конденсата Бозе-Эйнштейна, возникла структура, весьма напоминающая частицу-магнитный монополь, чье поведение и свойства определены некоторыми теориями физики элементарных частиц" - рассказывает доктор Микко Меттенен (Dr. Mikko Mottonen), ученый из университета Аальто, - "Ранее мы пытались обнаружить монополи в облаке атомов при помощи так называемого синтетического магнитного поля. Но все наблюдаемые нами явления не имели никакого отношения к кантовой механике, с точки зрения которой в газе не существовало никаких монополей. И теперь, изменив методики проведения экспериментов, мы впервые засвидетельствовали существование квантово-механического монополя!".

"В немагнитном и самом низкоэнергетическом состоянии в газовом облаке не возникают никакие квантовые "водовороты" и не формируются квантовые монополи. Однако, нам удалось обнаружить некие квантово-механические образы, которые мы смогли усилить и выявить, регулируя силу и форму специального внешнего магнитного поля".

"Для того, чтобы наши исследования прошли успешно, нам потребовалось обеспечить высокую стабильность внешнего магнитного поля, сила которого составляет небольшую часть от силы магнитного поля Земли" - рассказывает профессор Дэвид Холл (Prof. David Hall), ученый из Амхерст-колледжа, - "Вторая проблема заключалась в подготовке сверхохлажденного атомарного газа, облако которого находилось в крайне нестабильных условиях. Любые колебания полей, вызванные перемещением даже металлических объектов или изменениями параметров питающего электрического напряжения, могли сорвать или затруднить наблюдения за квантовым монополями".

Но в результате ученым удалось преодолеть все технические трудности и сделать значительный шаг на пути исследований в области квантовой механики. Эта область будет играть все большую и большую роль в дальнейшем развитии науки и техники, ведь структура монополей и других топологических образований, описанна в моделях Вселенной на самых ранних этапах ее существования, влияет и на многое из нашей нынешней жизни, к примеру, на свойства самых различных материалов.

Несмотря на некоторые достижения в области изучения и синтеза искусственных частиц-магнитных монополей, их реальное открытие - это дело, может быть далекого, а может быть и не очень, будущего. Но результаты данных исследований демонстрируют, что квантовые монополи действительно существуют в природе и они могут являться основой для возникновения магнитных монополей.