Физики провели моделирование свойств гипотетической частицы — монополя Дирака — с использованием конденсата Бозе-Эйнштена. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Phys.org.
Конденсат Бозе-Эйнштейна (КБЭ) представляет собой особое агрегатное состояние вещества, и состоит из бозонов, охлажденных до сверхнизких температур. При этом достаточно большой процент частиц оказывается в минимально возможном энергетическом состоянии и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне.
В рамках исследования ученые использовали синтетическое магнитное поле. Используя систему лазерных импульсов и настоящее (переменное) магнитное поле бозоны можно заставить двигаться, как если бы они представляли собой заряженные частицы уже в однородном магнитном поле. Такие технологии были разработаны в конце 2000-х и позволяют моделировать с помощью КБЭ процессы, связанные с магнетизмом.
В ходе эксперимента исследователям удалось получить в конденсате «воронки», которые начинались и заканчивались объектами, которые вели себя как магниты с одним единственным полюсом. Такие объекты и называются монополями Дирака по имени предложившего их в 1931 году Поля Дирака. Наблюдения были подкреплены компьютерным моделированием процессов образования таких монополей.
Ученые надеются, что наблюдение за такого рода квантовыми моделями позволит сказать что-то о свойствах реальных монополей, если таковые существуют. До настоящего момента монополи экспериментально обнаружить не удалось.
Предположение о существовании магнитного заряда, то есть частицы, напоминающей магнит с одним полюсом, возникло из симметричной формы записи уравнений Максвелла. В 70-х годах прошлого века аналогичная частица возникла в квантовых теориях поля особого рода под названием монополя т'Хоофта-Полякова (подробно об этой работе «Ленте.ру» рассказывал сам Александр Поляков). Искать такие частицы планируется с помощью Большого адронного коллайдера.