Магнитостатическая червоточина помогла физикам увидеть монополь Дирака

Физики из Испании при помощи созданной ими магнитостатической червоточины смогли увидеть аналог предсказанного в 1931 году английским физиком-теоретиком Полем Дираком магнитного монополя. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Scientific Reports, а кратко о работе ученых сообщается на сайте New Scientist.

Червоточина («кротовая нора») возникает в современных моделях космологии как туннель в пространстве большей размерности, соединяющий две разнесенные на расстояние области в пространстве меньшей размерности. Экспериментально такие объекты во Вселенной пока не обнаружены.

Физикам в своей работе удалось создать аналог космологической червоточины применительно к электромагнитным волнам. Созданная учеными магнитостатическая «кротовая нора» позволила передать магнитное поле на расстояние таким образом, что его не могут обнаружить внешние наблюдатели. Примерно также должны путешествовать объекты сквозь гипотетически существующие червоточины во Вселенной.

Распространение магнитного поля осуществлялось через специально сконструированный канал. На его концах находились полюса магнитного диполя. Однако из-за того, что сторонний наблюдатель не может заметить магнитные линии между полюсами диполя, последние на концах канала выглядели как магнитные монополи Дирака.

Червоточина (a) и ее устройство (b)

Магнитостатическая червоточина образована сферической поверхностью, изготовленной из ферромагнитного метаматериала (содержащего золото), под которой располагаются слой сверхпроводника (содержащего серебро) и спиралевидная намотка из ферромагнитного листа. Именно эта конструкция, которую еще в 2007 году теоретически описали ученые, позволила не замечать наблюдателям магнитные линии между полюсами, находящимся за пределами внешней метаповерхности.

Физики полагают, что их эксперименты могут найти применение в медицине, в частности, в магнитно-резонансной томографии. Так, испытанная учеными магнитостатическая червоточина позволяет нескольким близко расположенным томографам работать одновременно, не мешая друг другу.

Монополь Дирака — гипотетическая элементарная частица, несущая магнитный заряд и являющаяся источником магнитного поля. В настоящее время все известные науке частицы являются диполями с двумя разнесенными друг от друга полюсами. Исследованные явления (в частности, в спиновом льде), похожие на существование монополей, являются проявлением не истинных частиц, а квазичастиц.