О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.45887.html

статья Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 06.10.2003
Иллюстрация с сайта www.physicsweb.org/box/news/7/10/2/resistivity
Иллюстрация с сайта www.physicsweb.org/box/news/7/10/2/resistivity
Реклама
справка Справка

Магнитный монополь -

гипотетическая частица, обладающая положительным или отрицательным "магнитным зарядом" - точечным источником радиального магнитного поля. Магнитный монополь можно представлять как отдельно взятый полюс длинного и тонкого постоянного магнита. Магнитный заряд определяет напряженность магнитного поля совершенно так же, как электрический заряд определяет напряженность электрического поля.

(Физическая энциклопедия, М., 1990)

Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака. Они провели наблюдения так называемого аномального эффекта Холла (появление в проводнике с током плотностью j, помещенном в магнитное поле H, электрического поля Ex, перпендикулярного H и j) в кристалле-ферромагнетике (в ферромагнетиках на электроны проводимости действует не только внешнее, но и внутреннее магнитное поле, что и приводит к появлению необыкновенного (аномального) коэффициента Холла) и теперь уверены, что объяснить полученные результаты можно только с помощью магнитных монополей.

Принципиальное "неравноправие" между электрическими и магнитными полями, поведение которых описывается с помощью очень похожих уравнений - это одна из самых старых загадок в физике. Почему можно получить изолированные положительные и отрицательные электрические заряды, а "северные" и "южные" магнитные полюса никак нельзя разделить? Дирак связал существование таких магнитных монополей с квантованием электрического заряда - другой загадкой, которая все еще не дает покоя ученым.

Существование магнитных монополей также следует из некоторых теорий объединения электрослабых и сильных взаимодействий. Однако масса предсказанного монополя оказалась очень большой по масштабам мира элементарных частиц - приблизительно 1016 гигаэлектронвольт или 10-8 грамм, - чтобы монополи могли быть обнаруженными в экспериментах на современных ускорителях. Слишком редкими они должны быть и в "естественных" условиях.

Теперь вместо того, чтобы искать магнитные монополи в реальном пространстве, Иошинори Токура (Yoshinori Tokura) из японского Национального института передовых технологий и прикладной науки (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology - AIST) и его сотрудники обратились к пространству импульса - математическому псевдопространству фермиевских квазичастиц (электронов проводимости и "дырок"), в котором "располагаются" ферми-поверхности (изоэнергетические поверхности в пространстве квазиимпульсов, отделяющие области занятых электронных состояний от областей, в которых электронов нет), зоны Бриллюэна (зоны "разрешенных" значений энергии электронов в твердом теле, области, включающие в себя все трансляционно-неэквавалентные значения квазиимпульсов, характеризующих состояние квазичастиц) и так далее. Выяснилось, что поведение магнитных монополей в пространстве импульса тесно связано с аномальным эффектом Холла.

Токура и его сотрудники поместили высококачественный кристалл, изготовленный из стронция, рутения и кислорода, в магнитное поле, ориентированное вдоль некой оси z, а затем измеряли поперечное удельное сопротивление - удельное сопротивление вдоль оси y, - при этом ток тек в направлении x. Они нашли, что удельное сопротивление изменялось с увеличением температуры не линейно, как следовало ожидать, а скачками.

Исследователи также измерили поперечную оптическую проводимость тонкой намагниченной ферромагнитной пленки, воспользовавшись так называемой керр-микроскопией (в основе лежит магнитооптический эффект Керра - эллиптическая поляризация света, отраженного от поверхности образца) с высоким разрешением, и нашли острый пик в области низких энергий. По их словам, этот пик можно объяснить только присутствием монополей в структуре зоны кристалла.

Японские, китайские и швейцарские участники эксперимента полагают, что оба эти аномальных эффекта представляют собой те самые "отпечатки пальцев" реальных магнитных монополей. Теперь планируется изучить материалы, которые показали бы еще большие аномальные эффекты. "Законы электромагнетизма - отправная точка для каждой области физики, - говорит Кей Такахаши (Kei Takahashi) из Женевского университета, принимавший участие в этих исследованиях. - И с этой точки зрения мы доказали, что можем изучить большинство разделов физики - включая физику элементарных частиц и космологию - в экспериментах на твердых кристаллах".

Источник:
Have physicists seen magnetic monopoles? - PhysicsWeb

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 06.10.2003


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама


Выбор читателей