Une particule magnétique étrange révélée dans une expérience de labo avec l'ultra-froid

Une particule magnétique étrange révélée dans une expérience de labo avec l'ultra-froid

Artist’s impression of a hot gas of magnetic monopoles in very cold surroundings. Eventually the surroundings suck the heat out of the monopole gas leaving it frozen at low temperature.

Read more: Frozen magnetic monopoles create new laboratory physics http://www.nanowerk.com/nanotechnology_news/newsid=34041.php#ixzz2rzUNiojU

Un comportement magnétique étrange qui avait été prédit par un physicien célèbre il y a plus de 80 ans a finalement été démontré en laboratoire, selon une nouvelle étude.

Le comportement d'un électron en réponse à un monopole magnétique ou un aimant solitaire avec seulement un pôle nord, a été démontré dans un matériau ultra- froid qui imite un système magnétique naturel. Et le système de monopole et d'électron se comporte exactement comme le physicien anglais Paul Dirac avait prédit qu'il serait en 1931.

Bien que la nouvelle expérience, décrite le 29 Janvier 2014 dans la revue Nature, ne prouve pas que ces monopoles existent en dehors du laboratoire dans d'autres systèmes magnétiques, cela pourrait aider les physiciens à savoir ce qu'il faut chercher dans la nature, a déclaré le co-auteur David Hall, un physicien de l'université d'Amherst dans le Massachusetts.

Tous les aimants connus ont un pôle nord et un pôle sud : Cassez une aiguille de boussole magnétique en deux, par exemple, et il y aura toujours deux aimants plus petits avec les deux pôles.

" Vous pouvez diviser votre aiguille autant que vous le souhaitez et vous pouvez même descendre à l'échelle atomique, et vous aurez encore un pôle nord et un pôle sud ", a déclaré Hall à LiveScience. Même les électrons et les protons ont deux pôles.

C'est un mystère parce que beaucoup de physiciens croient qu'un monopôle magnétique - un aimant avec un seul pôle - devrait exister. Par exemple, les monopôles pourraient expliquer pourquoi les charges électriques des particules subatomiques comme les électrons et les protons sont toujours délivrées en unités discrètes d'une charge fondamentale, a déclaré M. Hall.

 

Et si ces monopôles magnétiques existent, ils se sont probablement formés juste après le Big Bang lorsque tout l'espace était beaucoup plus chaud et plus dense que ce qu'il est aujourd'hui, les conditions ont peut-être été assez énergiques pour former ces particules magnétiques bizarres, disent les scientifiques.

En 1931, Dirac a essayé d'imaginer comment ce monopôle pourrait être compatible avec le modèle standard, la théorie de la physique régnante qui décrit le comportement des particules minuscules.

Il a prédit qu'un monopôle magnétique devrait laisser un petit sentier à remous en traversant un électron, avec un couloir vide au milieu, où l'électron est complètement absent, se terminant par le monopôle magnétique. (En théorie quantique, les électrons ne sont pas massifs avec des limites fixes, mais plutôt des taches floues que d'autres objets peuvent traverser).

Malheureusement, les scientifiques ont cherché en vain des monopôles naturels, il était donc difficile de tester la théorie de Dirac.

Pour ce faire, Hall et ses collègues ont refroidi des atomes de rubidium à seulement un milliardième de degré au-dessus du zéro absolu. A cette température, les atomes ont un comportement quantique bizarre, agissant essentiellement comme une seule vague à la place d'une agrégation de particules.

Ils ont utilisé un atome de rubidium pour imiter un électron, puis créé le champ magnétique d'un monopôle en ajustant l'alignement de millions d'autres atomes de rubidium, dont chacun agit essentiellement comme le petit pointage de l'aiguille de la boussole d'une manière légèrement différente.

Ils ont ensuite pris des photos de l' " électron " car il interagit avec le " champ magnétique ".

Effectivement, lorsque le monopôle synthétique a rencontré l'électron, il a créé un vortex tourbillonnant et une région à couloir sans atomes qui se termine au centre, comme Dirac l'a prédit, a déclaré M. Hall.

Le travail " est une belle démonstration de simulation quantique, un domaine en pleine expansion qui utilise des systèmes quantiques réels pour en modéliser d'autres qui sont difficiles à faire, calculer, ou observer ", a déclaré Lindsay Leblanc, un physicien de l'Université de l'Alberta au Canada, qui a écrit un article au sujet de la nouvelle étude publiée dans Nature.

Sources et plus d'informations :

• Comment une expérience ultra-froide en 2014 a prouvé une théorie bizarre magnétique posée en 1931

• monopôles magnétiques congelés créent une nouvelle physique de laboratoire

• les recherches sur le monopôle magnétique

Source : http://www.disclose.tv/news/Bizarre_magnetic_particle_revealed_in_ultracold_lab_experiment/99097

Yves Herbo Traductions-Sciences-F-H-31-01-2014