Zvětšit obrázek

Kvantově mechanický monopól. Kredit: Heikka Valja / Aalto University.

Lov na monopóly se mezi fyziky stal legendárním a něco z toho se už dostalo i mezi udivenou veřejnost. Z částice s jedním magnetickým pólem se stal nefalšovaný svatý grál a její budoucí objev bude oslavován přinejmenším jako zničení zlovolných Hvězd smrti ve Hvězdných válkách. Do té doby musíme vzít za vděk dílčími objevy, které ale také rozhodně stojí za to.

Zvětšit obrázek

Mikko Möttönen. Kredit: Aalto University.

Takový je i výzkum týmu, který vedl Mikko Möttönen z finské Aaltovy Univerzity. Vůbec poprvé pozorovali bodové kvantově-mechanické monopóly v kvantovém poli a plni zážitků o tom sepsali článek pro časopis Science. Möttönenův tým uskutečnil experiment, v němž si hráli s plynem z atomů rubidia, vytvořeným v nemagnetickém stavu za teploty blízké absolutní nule. Badatelé za těchto extrémních podmínek dokázali vytvořit monopól v kvantově mechanickém poli, které popisuje rubidiový plyn.

Magnetické monopóly nelze vyrobit přepůlením obyčejného magnetu. Kredit: Sbyrnes321 / Wikimedia Commons

Podle Möttönenena se jim v tomto poli povedlo vytvořit strukturu, která připomíná částici magnetického monopólu, tak jak ji předpovídají teorie částicové fyziky. Möttönenovi a spol. se už dřív podařilo pomocí rubidiového plynu pozorovat strukturu podobnou monopólu v syntetickém magnetickém poli, ale až teď ulovili monopól v kvantovém poli popisujícím samotný plyn. Doopravdový magnetický monopól to sice ještě není, ale Möttönen i tak neskrývá nadšení. 

Vědci dosáhli úspěchu především zdatnou manipulací s magnetickými poli, která musela být stabilní, i když jejich velikost dosahovala jen zlomek magnetického pole Země.

Logo Aalto university.

Největší výzvou pro ně prý bylo připravit ultrachladný rubidiový plyn za velmi jemně vyladěných podmínek. Pozorování monopólů přitom mohl zhatit i pohyb s nějakými kovovými předměty anebo kolísání elektrické sítě v dosahu experimentu. 

Pozorování kvantově mechanických monopólů představuje významný krok ve výzkumu kvantových záležitostí. Pomůže k pochopení struktury magnetických monopólů a dalších pozoruhodných topologických entit, které se objevují v modelech popisujících ranný vesmír, ale také ovlivňují vlastnosti rozmanitých materiálů, jako jsou třeba kovy. 

Jak už bylo řečeno, objev částice magnetického monopólu nás teprve čeká. Nicméně, pozorování Möttönenova týmu potvrzuje, že se v přírodě vyskytuje struktura kvantově mechanického monopólu. A tím také podporuje možnost, že magnetické monopóly doopravdy existují a že je tudíž má smysl hledat. 



Video:  Making Monopoles in the Lab. Kredit: Aalto Sci.

Literatura
Aalto University 30. 4. 2015, Science 348: 544-547, Wikipedia (Magnetic Monopole).