(Stays/iStock/Getty Images) איפשהו בקוסמוס, יש את המקבילה הפיזיקלית של חד קרן. לתפוס אפילו הצצה למוזר הזה שנראה כמו קצה מבודד של מגנט יהיה כמו מגדלור בלילה, המצביע על הדרך לתיאוריות גדולות ומאחדות של כל דבר.
אבל חוץ מאחד חריג זעיר בתחילת שנות ה-80 , אף אחד לא ראה משהו שנראה מרחוק כמו החיה האגדית של פיזיקת החלקיקים, המגנטי מונופול .
כמובן, ייתכן שפיזיקאים פשוט מחפשים אותם בכל המקומות הלא נכונים. ניתוח חדש של צוות בינלאומי של חוקרים קבע מקומות לחפש על ידי מודל של יצירת מונופול מגנטי בכאוס של התנגשויות גבוה באטמוספירה.
עבודתם משתמשת בתוצאות של ניסויים רגישים ביותר שכבר מחפשים סימנים של מונופולים מגנטיים בהתנגשויות של חלקיקים במאיצים רבי עוצמה, מתוך הנחה שהם גם היו מזהים את אותם רמזים יורדים מההתנגשויות מעל.
על ידי מודל של ייצור מונופולים מגנטיים בפסולת של אטומים שהתפוצצו על ידי קרניים קוסמיות במהירות גבוהה, הצוות יכול להציב בביטחון כמה מגבלות קשות על כמות האנרגיה שיידרש כדי ליצור אחד.
זו לא בדיוק ההכרזה המרגשת שנשמח לפרסם על קיומו של החלקיק, אבל כך עובד המדע. ולמען האמת, הגילוי שלה יהיה שווה את ההמתנה.
אם מונופולים מגנטיים הם חדי קרן, מטענים חשמליים הם סוסים. הם עובדים קשה, קל למצוא אותם, ואף אחד לא יטען שהם לא קיימים.
בהסקת משוואות האלקטרומגנטיות במאה ה-19, המתמטיקאי הסקוטי ג'יימס קלרק מקסוול עיצב את תנועת המטען השלילי של האלקטרון. מכאן אנו מקבלים זרמים חשמליים ודחיפה ומשיכה של שדה מגנטי.
העניין הוא שאנחנו יכולים גם להחליף תכונות של המשוואה הזו ולהשתמש במקבילה המגנטית של מטען שלילי. מונופול מגנטי. באופן מסקרן, אותן משוואות כעת חושפות כיצד שדות מגנטיים נעים גורמים לזרמים חשמליים.
הפיזיקה בנויה על גב של סימטריות כאלה, אם כי בפני עצמה היא יכולה להיות רק צל שהטיל המתמטיקה, ועושה מעט כדי להוכיח שמונופול מגנטי אכן קיים.
רק עם שחר הפיזיקה הקוונטית, התאורטיקן פול דיראק בחן מחדש את הסימטריה הזו באור חדש, וחשב באמצעים מורכבים יותר שאם קיים מונופול מגנטי יחיד ביקום, מטענים חשמליים יצטרכו להגיע בגדלים נפרדים.
העובדה שהאישומים אכן 'מכומתים' שוב אינה הוכחה לשום דבר. אבל לאט לאט, ככל שגדלו תיאוריות השדות הקוונטיים, שום דבר עדיין לא שולל את קיומו של מונופול מגנטי.
למעשה, בשנות ה-70, כשהפיזיקאים החלו להבין שדות קוונטיים הפכו בלתי ניתנים להבחין באנרגיות גבוהות מספיק, התברר כי סוג של גל יתעורר שלכל מטרה יתנהג בדיוק כמו מונופול מגנטי.
חצי מאה לאחר מכן, המצוד אחר חד-קרן זה של הפיזיקה נמשך בתקווה שאולי - אם נתפוס אחד - יהיו לנו גם רמזים לדרך שבה הפיזיקה עשויה לצאת מתיאוריה מאוחדת אחת, עתירת אנרגיה.
לרוב, למרות הסתכלות רבה, החיפוש הזה עלה בידיים ריקות. בליפ בודד בניסוי בסטנפורד עורר דיון קצר, אבל בלי שכפול רב , מאז זה נתפס כ'רק אחד מהדברים האלה' שקורים במדע.
רוב החיפושים התמקדו בניפוי מונופולים מגנטיים שהיו נוצרים בתנורים של היקום המוקדם. אבל מודלים שמסבירים את יצירתם הם קלים באופן מתסכל על הפרטים, כלומר אנחנו יכולים רק להסתכן בניחוש איך הם ייראו.
מאיצי חלקיקים יכולים להוציא אחד מהחושך, אבל רק אם ניתן ליצור מונופולים מגנטיים מאנרגיות נמוכות יחסית. וגם אז, רק כשהמאיץ פועל.
קרניים קוסמיות, לעומת זאת, תמיד מעוררות גשמיםשומן, חלקיקים אקזוטיים אל פני השטח, רבים באנרגיות מתנגשים עדיין לא יכולים להגיע.
אם אחד מאלה יירק בעתיד מונופול מגנטי שמנמן במידה מתאימה, נצטרך לעמוד על המשמר. על פי תוצאות המחקר הזה, ניסויים כמו המצפה ניוטרינו IceCubeבקוטב הדרומי עשוי להיות הימור טוב לאיתורם, כל עוד יש להם מספיק מסה.
יש רק כל כך הרבה פינות בפיזיקה שחד קרן ענק יכול להסתתר בהן, אחרי הכל.
מחקר זה פורסם ב מכתבי סקירה פיזית .