Descubren monopolos magnéticos artificiales

Científicos de las universidades de Colonia, Múnich y Dresden han logrado crear monopolos magnéticos artificiales, para ello, combinaron pequeños remolinos magnéticos llamados skyrmions.

En el punto de esta combinación crearon un monopolo que tiene características similares a una partícula fundamental postulada por Paul Dirac en 1.931.

Estos monopolos artificiales podrían llegar a tener aplicaciones prácticas pues se investiga si los remolinos magnéticos se pueden utilizar en la producción de componentes de computadores.

Cuando un imán se divide, siempre se crea un nuevo imán con polos norte y sur. Sin embargo, un monopolo, es decir, un polo norte sin un polo sur o un polo sur sin un polo norte aún no se ha descubierto. En la edición actual de la revista Science, los investigadores describen el descubrimiento del nuevo tipo de monopolo artificial en un sólido, es decir, partículas, que tienen características similares a los monopolos, pero que sólo existen dentro de los materiales.

En los últimos años, los materiales en los que se forman remolinos magnéticos, así llamados, skyrmions, se han examinado intensamente. Estos remolinos influyen en los movimientos de los electrones exactamente de la misma forma que los campos magnéticos. Por esta razón, los campos magnéticos artificiales se utilizan para describir estos giros, así como su influencia sobre los electrones.

Incluso si estos no son los campos magnéticos “reales”, es posible medirlos experimentalmente de la misma manera que los campos magnéticos normales, a medida que desvían electrones.

Cuáles son las consecuencias de intentar destruir los remolinos magnéticos?. Para saberlo, se observaron remolinos magnéticos con un microscopio de fuerza magnética: una punta magnética diminuta muestrea la superficie de los imanes y mide la dirección de la magnetización con lo que el torbellino de 50 nanómetros se hace visible. Los investigadores fueron capaces de observar, en la superficie, que los torbellinos magnéticos aparentemente se unen cuando se destruye la fase skyrmion.
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¿Qué sucede, sin embargo, dentro de los materiales? Medidas tomadas mediante la dispersión de neutrones indican que se producen procesos similares allí, pero los remolinos individuales no se observaron de esta forma. Por esta razón, se realizaron simulaciones por computador. Estas simulaciones mostraron que remolinos, vecinos al proceso de fusión observado en la superficie del experimento, también se producen dentro de los materiales.

Debido al hecho de que cada remolino conlleva un campo magnético artificial, su creación o destrucción ocurre en el punto de fusión. Cuando dos torbellinos magnéticos se funden en el experimento, un monopolo magnético artificial vuela a través de la superficie.

Los monopolos magnéticos se han buscado en vano en física de partículas durante mucho tiempo (Incluso Sheldon, de la serie The Big Bang Theory, los buscó infructuosamente también 😉 ).

En 1931, Paul Dirac postuló la existencia de una partícula fundamental para explicar por qué los electrones y protones llevan cargas eléctricas del mismo tamaño. Esto es sorprendente debido a que los elementos de los protones y los electrones son partículas fundamentales completamente diferentes.

Dirac, sin embargo, argumentó que la existencia de un único monopolo magnético sería suficiente para explicar que los cargas de todas las partículas fundamentales tienen que ser cuantizadas, es decir, exactamente ser un múltiplo entero de una carga elemental.

Los monopolos artificiales cumplen exactamente con este requisito de cuantización. A pesar de esto, los monopolos artificiales no pueden resolver el problema de Dirac: sólo electrones en estado sólido, pero no protones, pueden sentir los campos magnéticos artificiales.

Fuente: Science Daily