Magent unipolaire

Aimant à pot

L'une des "baleines blanches" les plus déroutantes recherchées par les théoriciens est l'illusoire monopôle magnétique, c'est-à-dire un champ magnétique ne comportant qu'un seul pôle.

Le monopôle magnétique est dans les esprits des scientifiques depuis plus longtemps que le boson de Higgs, en raison de son influence possible sur la physique contemporaine. Et maintenant que deux phénomènes ressemblant au monopôle magnétique se sont combinés, notre plus grande chance de le découvrir est devenue encore plus étrange.

Si vous ne connaissez pas le monopôle magnétique, il s'agit d'une particule fictive que la physique quantique prévoit depuis longtemps, mais dont personne n'a jamais pu démontrer l'existence réelle.

C'est un problème, du moins pour certains scientifiques, car l'absence perçue de monopôles magnétiques complique notre compréhension de la nature des monopôles magnétiques.

La force gravitationnelle, la force électromagnétique, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible sont les quatre facteurs fondamentaux qui contrôlent notre univers.

Aimant en pot au néodyme

La force électromagnétique résulte de l'interaction entre l'électricité et le magnétisme, mais ces deux éléments ne sont pas aussi étroitement liés que leur couplage idéal pourrait le laisser penser.

Curieusement, même si l'on divise un aimant en deux, chaque composant conserve ses propres pôles nord et sud. Tout le monde sait que les aimants ont ces pôles.

Cet aimant aurait toujours deux pôles (dipôle) au lieu d'un, quel que soit le nombre de fois où on le couperait en deux, jusqu'au niveau atomique (monopôle).

Un monopôle magnétique n'a pas encore été découvert dans la nature ; nous n'en avons jamais découvert.

un aimant avec un vrai pôle nord ou sud. C'est étrange, car les monopôles électriques, également connus sous le nom de charges électriques, sont omniprésents autour de nous.

En outre, les formules de base qui expliquent la nature de l'électromagnétisme traitent l'électricité et le magnétisme de manière symétrique. Si l'ensemble des composants est symétrique, comment les parties individuelles peuvent-elles être asymétriques ?

Monopole dipôle

Aimant unipolaire en néodyme
Dipôle magnétique, à gauche. Monopôle magnétique, comme indiqué. Photographie de Maschen/Wikimedia

Le spécialiste australien des particules T'Mir Danger Julius, de l'université technologique de Swinburne, décrit pour The Conversation que "les monopôles électriques existent sous la forme de particules qui ont une charge électrique positive ou négative, comme les protons ou les électrons".

"Nous n'avons jamais vu de monopôles magnétiques, mais nous pouvons découvrir des monopôles électriques sous la forme de particules chargées.

Il a fallu plus de 80 ans aux chercheurs pour produire une particule de monopôle magnétique en laboratoire, malgré la théorie de Paul Dirac, datant des années 1930, selon laquelle de telles particules pouvaient exister dans la nature.

Une équipe de l'Amherst College (Massachusetts) et de l'université d'Aalto (Finlande) a révélé en 2014 qu'elle avait réussi à créer le monopôle de Dirac synthétisé artificiellement, comme l'avait prédit Dirac.

Il s'agit d'une réalisation importante, mais même si elle a démontré la possibilité qu'une telle particule existe dans l'univers, nous sommes encore loin de savoir si c'est le cas. Les chercheurs ont décrit leur monopôle de Dirac comme un "analogue" d'un monopôle magnétique, c'est-à-dire quelque chose qui ressemble mais diffère de la chose réelle.

L'année suivante, les chercheurs ont découvert un autre monopôle magnétique.

Selon l'équipe de recherche, chaque copie présente une caractéristique distincte du monopôle magnétique fictif :

Le monopôle quantique a une structure ponctuelle dans son propre champ qui se rapproche de celle de la particule magnétique monopolaire elle-même, contrairement à l'expérience du monopôle de Dirac, qui imite le mouvement d'une particule chargée à proximité d'un champ magnétique monopolaire.

Les mêmes experts ont bricolé leurs analogues dans le présent et ont découvert un résultat inattendu : l'un peut se transformer soudainement en l'autre en moins d'une seconde.

Bien que l'expérience ait été très détaillée, l'équipe a utilisé un gaz très dilué d'atomes de rubidium qui a été refroidi jusqu'au zéro absolu, où il a créé un condensat de Bose-Einstein, un état de la matière où les atomes agissent comme s'ils étaient dans le vide.

Les scientifiques ont développé leur monopôle quantique sous cette forme non magnétisée.

L'équipe explique que le monopôle quantique est un exemple de ce que l'on appelle un défaut topologique ponctuel, c'est-à-dire un point singulier dans l'espace entouré d'une structure dans l'état non magnétisé du condensat, qui ne peut être éliminé par un remodelage constant.

Ils ont ensuite commencé à magnétiser progressivement le système pour observer ce qui se produirait une fois qu'il entrerait dans un état magnétisé et ont découvert qu'en plus de l'annihilation du monopôle quantique, un monopôle de Dirac était également créé dans le processus.

Le monopôle quantique se trouve à gauche et le monopôle de Dirac à droite, comme vous pouvez le voir ci-dessous. La luminosité reflète l'orientation des états magnétiques intérieurs des atomes, et les couleurs indiquent.

pôle de dévastation
Ollikainen Tuomas

Mikko Möttönen, de l'université d'Aalto, déclare : "J'ai sauté en l'air lorsque j'ai vu pour la première fois que nous obtenions un monopôle de Dirac à partir de la désintégration".

"Les monopôles que nous avons fabriqués au fil des ans sont bien liés par cette découverte.

Les chercheurs disposent désormais d'un indice alléchant sur l'endroit où les deux types de modèles pourraient se rejoindre au centre pour se rapprocher encore plus d'un véritable monopôle magnétique. Ce que cela signifie pour leur recherche d'un véritable monopôle magnétique n'est pas encore évident.

À l'instar de l'illusoire matière noire, la découverte d'un monopôle magnétique conduirait à la découverte d'une branche entièrement nouvelle de la physique. Et ces experts ont été les plus proches de la compréhension.

pôle de dévastation
Ollikainen Tuomas

Mikko Möttönen, de l'université d'Aalto, déclare : "J'ai sauté en l'air lorsque j'ai vu pour la première fois que nous obtenions un monopôle de Dirac à partir de la désintégration".

"Les monopôles que nous avons fabriqués au fil des ans sont bien liés par cette découverte.

Les chercheurs disposent désormais d'un indice alléchant sur l'endroit où les deux types de modèles pourraient se rejoindre au centre pour se rapprocher encore plus d'un véritable monopôle magnétique. Ce que cela signifie pour leur recherche d'un véritable monopôle magnétique n'est pas encore évident.

À l'instar de l'illusoire matière noire, la découverte d'un monopôle magnétique conduirait à la découverte d'une branche entièrement nouvelle de la physique. Et ces experts ont été les premiers à comprendre ce qu'est un monopôle magnétique.

Les pôles nord et sud des aimants peuvent être séparés en coupant l'aimant en deux, ce qui produit deux aimants plus petits dont les pôles nord et sud sont indépendants. Mais certains scientifiques pensent qu'il existe peut-être des particules magnétiques exotiques non détectées qui défient cette loi.

La recherche de ces entités fictives, appelées monopôles magnétiques, dotées d'un seul pôle nord ou sud, bat son plein. À l'aide d'informations provenant d'accélérateurs de particules et de restes d'étoiles, deux équipes de chercheurs ont maintenant affiné le poids et les caractéristiques potentielles des particules.

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Il existe des preuves solides de l'existence des monopôles magnétiques.

Selon certains scientifiques. La charge électrique est quantifiée, ou pourquoi elle semble toujours apparaître en multiples entiers de la charge d'un électron au lieu d'un spectre continu de valeurs, ce qui s'explique par la présence des particules. Les monopôles magnétiques sont donc largement utilisés. James Pinfold, physicien des particules à l'université de l'Alberta à Edmonton, au Canada, estime qu'"un certain nombre de personnes supposent qu'ils devraient exister".

Les fondements de la physique seraient bouleversés si l'on découvrait ne serait-ce qu'un seul monopôle magnétique. Bien que les formules régissant l'électricité et le magnétisme soient des copies exactes l'une de l'autre, il existe une distinction importante entre les deux phénomènes. Aucun objet connu ne possède de charge magnétique, seuls les protons et les électrons contiennent respectivement des charges électriques positives et négatives.

Le premier serait un monopôle magnétique qui, s'il était découvert, mettrait l'électricité et le magnétisme sur un pied d'égalité.

Pendant de nombreuses années, les chercheurs ont cherché en vain des monopôles magnétiques. Cette quête a été relancée par les récents travaux menés au Grand collisionneur de hadrons du CERN, le laboratoire de physique des particules basé à Genève. Il est possible que des monopôles magnétiques s'y forment lorsque des protons entrent en collision avec une énergie record de 13 billions d'électronvolts.

Malheureusement, bien qu'ils aient examiné six fois plus de données que les travaux antérieurs du projet, les recherches les plus récentes menées par Pinfold et ses collègues avec le détecteur de monopôles et d'exotiques au LHC, ou MoEDAL (prononcer "médaille"), n'ont pas permis de mettre en évidence de monopôles magnétiques. Toutefois, la nouvelle étude a imposé certaines des limites les plus strictes au potentiel d'interaction entre les particules fictives à ce jour.