مطالعه جدید نشان می دهد که تک قطبی های مغناطیسی گریزان ممکن است در بالا و بالای ما پنهان شده باشند

جایی در کیهان، فیزیک معادل یک تکشاخ وجود دارد. نگاه کردن حتی یک نگاه اجمالی به این عجیب و غریب که به نظر می رسد نوک جدا شده یک آهنربا باشد، مانند یک فانوس دریایی در شب خواهد بود که راه را به سوی نظریه های بزرگ و متحد کننده مطلقاً همه چیز نشان می دهد.

با این حال جدا از یک استثنای کوچک در اوایل دهه ۱۹۸۰، هیچ کس چیزی ندیده است که از راه دور شبیه هیولای افسانه ای فیزیک ذرات است، انحصارات مغناطیسی تک قطب.

البته، فیزیکدانان ممکن است به سادگی در جستجوی آنها باشند. همه جاهای اشتباه یک تحلیل جدید توسط یک تیم بین‌المللی از محققان، مکان‌هایی را که می‌توان با مدل‌سازی ایجاد تک قطبی مغناطیسی در هرج و مرج ناشی از برخورد در بالای اتمسفر جستجو کرد، کاهش داد.

کار آنها از نتایج آزمایش‌های بسیار حساس استفاده می‌کند که قبلاً به دنبال نشانه‌هایی هستند. از تک قطبی های مغناطیسی در برخورد ذرات در شتاب دهنده های قدرتمند، با این فرض که آن ها نیز همان سرنخ هایی را که از برخوردهای بالا می بارید، شناسایی کرده باشند.

با مدل سازی تولید تک قطبی های مغناطیسی در بقایای اتم هایی که به شدت منفجر شده اند. -با سرعت پرتوهای کیهانی، تیم می‌تواند با اطمینان محدودیت‌های سختی را بر روی مقدار انرژی لازم برای ساختن آن اعمال کند.

این دقیقاً همان اعلان هیجان‌انگیزی نیست که ما دوست داریم درباره وجود ذره انجام دهیم، اما علم اینگونه عمل می کند و صادقانه بگویم، کشف آن ارزش انتظار را دارد.

اگر تک قطبی های مغناطیسی تک شاخ هستند، بارهای الکتریکی اسب هستند. آنها سخت کوش هستند، پیدا کردن آنها آسان است و هیچ کس نمی تواند استدلال کند که وجود ندارند.

در استنتاج معادلات الکترومغناطیس در قرن ۱۹، ریاضیدان اسکاتلندی جیمز کلرک ماکسول حرکت الکترون را مدل کرد. بار منفی از این طریق، جریان های الکتریکی و فشار و کشش یک میدان مغناطیسی را دریافت می کنیم.

موضوع این است که ما همچنین می توانیم ویژگی های این معادله را عوض کرده و از معادل مغناطیسی یک بار منفی استفاده کنیم. یک تک قطبی مغناطیسی به طرز جالبی، همین معادلات اکنون نشان می‌دهند که چگونه میدان‌های مغناطیسی متحرک باعث القای جریان‌های الکتریکی می‌شوند.

فیزیک بر پایه تقارن‌هایی از این دست ساخته شده است، اگرچه به تنهایی می‌تواند سایه‌ای باشد که ریاضیات ایجاد می‌کند و کار کمی انجام می‌دهد. برای اثبات اینکه یک تک قطبی مغناطیسی واقعاً وجود دارد.

تا آغاز فیزیک کوانتومی بود که نظریه پرداز پل دیراک این تقارن را در نوری جدید مورد بررسی قرار داد و از طریق ابزارهای پیچیده تر استدلال کرد که اگر یک تک قطبی مغناطیسی وجود داشته باشد. در کیهان، بارهای الکتریکی باید در اندازه‌های مجزا بیایند.

این واقعیت که بارها دوباره «کوانتیزه» شده‌اند، دلیلی بر چیزی نیست. اما کم کم، با رشد تئوری های میدان کوانتومی، هیچ چیز هنوز وجود یک تک قطبی مغناطیسی را رد نکرده است.

در واقع، در دهه ۱۹۷۰، همانطور که فیزیکدانان شروع به درک کردند. میدان‌های کوانتومی در انرژی‌های به اندازه کافی بالا غیرقابل تشخیص شدند، مشخص شد که یک نوعی موج بوجود می‌آید. که برای همه اهداف دقیقاً مانند یک تک قطبی مغناطیسی رفتار می کند.

نیم قرن بعد، شکار این تک‌شاخ فیزیک ادامه دارد به این امید که شاید – اگر یکی را بگیریم – سرنخ‌هایی نیز در مورد نحوه ظهور فیزیک از یک واحد و انرژی بالا داشته باشیم. تئوری.

در اکثر موارد، علیرغم جستجوهای زیاد، این جستجو دست خالی به دست آمده است. یک تکه تکه در آزمایش استنفورد برای مدت کوتاهی هم زده شد بحث، اما بدون تکرار زیاد، از آن زمان دیده شده است به عنوان “فقط یکی از آن چیزهایی” که در علم اتفاق می افتد.

بیشتر جستجوها بر غربال کردن تک قطبی های مغناطیسی متمرکز بودند که در کوره های کیهان اولیه ایجاد می شدند. اما مدل‌هایی که آفرینش خود را توضیح می‌دهند، به طرز ناامیدکننده‌ای از نظر جزئیات سبک هستند، به این معنی که ما فقط می‌توانیم حدس بزنیم که چگونه ظاهر می‌شوند.

شتاب‌دهنده‌های ذرات می‌توانند یکی را از تاریکی بیرون بیاورند، اما تنها در صورتی که تک قطبی‌های مغناطیسی بتوانند این کار را انجام دهند. از انرژی های نسبتا کم ایجاد شود. و حتی در آن زمان، تنها زمانی که شتاب دهنده در حال کار است.

از سوی دیگر، پرتوهای کیهانی همیشه بارانی از چربی، ذرات عجیب و غریب روی سطح، بسیاری از انرژی هایی که برخورددهنده ها هنوز نمی توانند به آنها برسند.

اگر یکی از اینها اتفاق بیفتد. برای بیرون انداختن یک تک قطبی مغناطیسی چاق و مناسب در آینده، باید مراقب باشیم. طبق نتایج این مطالعه، آزمایش‌هایی مانند رصدخانه نوترینو مکعب یخ در قطب جنوب ممکن است شرط مناسبی برای شناسایی آنها باشد، تا زمانی که جرم کافی داشته باشند.

در نهایت، تنها گوشه های زیادی از فیزیک وجود دارد که یک تکشاخ عظیم می تواند در آنها پنهان شود.

>

این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده است.