Физики обнаружили магнитное электричество?

       Пока магнитричество удалось поймать только в кристаллах определённого рода, которые учёные обобщённо называют спиновым льдом – spin ice (фото STFC).
       О движении электрических зарядов и образуемом ими токе знают все. С передвижениями магнитных зарядов дела до недавнего времени обстояли несколько сложнее – учёные не могли детектировать ни сами магнитные заряды - монополи, ни их транспорт. Однако недавно американцам всё же удалось увидеть магнитричество в эксперименте.  

       У каждого магнита, как известно, два полюса (северный и южный). И сколько бы физики его ни делили, каждый его кусочек (вплоть до единичного атома) будет обладать двумя полюсами. Однако, теоретики предсказывали, что существуют магнитные заряды - монополи ( magnetic monopole ) – квазичастицы, несущие на себе только положительный или только отрицательный магнитный заряд. Они не связаны в пары и могут передвигаться по отдельности.

       Долгое время учёные разных стран пытались поймать таинственные магнитные заряды. В сентябре нынешнего года им это наконец удалось . Для этого исследователи направили на кристалл спинового льда, охлаждённого до ультранизкой температуры, нейтроны. Поведение элементарных частиц показало – в материале действительно присутствуют магнитные заряды - монополи.

      Тогда же другая группа учёных представила свои достижения в виде препринта статьи на сайте arXiv.org. Теперь они выпустили полноценную статью в Nature, в которой рассказали о строении системы, позволяющей фиксировать передвижение магнитных зарядов. Работа проводилась под руководством Стивена Брамвелла (Steven Bramwell ) из Лондонского центра нанотехнологий.

       Британцы не только впервые определили "количество" магнитного заряда, но и измерили магнитный аналог электрического тока. Движение и взаимодействие монополей они назвали "магнитричеством" (magnetricity).

       На картинке слева: в отсутствие поля магнитные заряды связаны в пары, но некоторые из них всё же диссоциируют, образуя флуктуирующие магнитные моменты (зелёная стрелка). На рисунке справа: при приложении поля некоторые "разбежавшиеся" магнитные заряды остаются врозь, однако часть образует связанные пары для восстановления равновесия. Из-за колеблющихся магнитных моментов, определяемых свободными зарядами, появляются локальные поля, которые можно детектировать с помощью внедрённых мюонов (*+) (иллюстрация Nature).

       Вместо нейтронов Брамвелл и его коллеги использовали мюоны ( muon ) – неустойчивые элементарные частицы, которые можно было бы назвать короткоживущими братцами электронов.

       Внедрив их в спиновый лёд, физики наблюдали за распадом мюонов и эмиссией образующихся при этом позитронов. Направление движения последних рассказало исследователям о магнитном поле внутри кристалла. В результате учёные установили, что магнитные заряды не просто существуют, но ещё и движутся, образуя магнитный ток.

       Британцы определили, что заряд магнитного монополя равен 5* B/A (магнетонам Бора на ангстрем). Кстати, теория давала очень близкое значение: 4,6 B*/A.. Отметим, что в отличие от фиксированного электрического заряда магнитный может меняться в зависимости от давления и температуры кристалла спинового льда.

       Стивен считает, что в будущем магнитные заряды могут быть использованы для создания более компактной компьютерной памяти (так как один монополь соизмерим с отдельным атомом). "Мы пока делаем лишь первые шаги, но кто знает, в каком виде магнитричество будет использовано человечеством лет эдак через сто", — говорит Брамвелл в пресс-релизе Лондонского центра нанотехнологий.

Источник  http://www.abitura.com/modern_physics/monopole.htm