تك قطبي مغناطيسي، نويدبخش پايان فيزيك؟



تاكنونهروقت آهنرباها را به قطعات ريزتر تقسيم ميكردند، هميشه آهنربايي با دوقطب باقي ميماند. اما بالاخره مادهاي پيدا شده كه خاصيتهاي تكقطبي رانشان ميدهد. آيا فيزيك دوباره به انتهاي خود رسيده است؟

بهنوشخرمروز: يكي از واقعيتهاي فيزيكي اين است كه هر آهنربايي، هر زماني كهساخته شده، يك قطب شمال و يك قطب جنوب داشته است. هر وقت پژوهشگران تلاشميكردند اين دو قطب را از هم جدا كنند، هر تكه خودش به آهنرباي تازهايتبديل ميشد كه داراي هر دو قطب شمال و جنوب بود. اما مدتها است كهفيزيكدانان در جستجوي دليل اين امر هستند و چندين دهه در تلاش براي رسيدنبه آهنربايي هستند كه تنها يك قطب داشته باشد، موجودي كه تكقطبي مغناطيسينام گرفته است.


جاناتان موريس، از پژوهشگران مركز مواد و انرژيهلمهولتز در برلين ميگويد: « مردم مدتها تكقطبيها را در پرتوهايكيهاني و ذرات شتابدار جستجو ميكردند، حتي در سنگهاي ماه».


بهگزارش نيچر، اكنون موريس و سايرين موفق شدهاند در بلورهاي كوچكي بهاندازه سوراخ گوش، قويترين نشانهاي را كه تاكنون براي مغناطيس تكقطبيديده شده بيابند. به نظر ميرسد كه وقتي اين بلورها تا نزديكي صفر مطلقسرد ميشوند، پر از تك نقاط كوچك شمالي و جنوبي ميشوند. اين نقاط كمتراز يك نانومتر فاصله دارند و نميتوان آنها را مستقيما سنجيد. با اينوجود، موريس و ساير فيزيكدانان معتقدند به آن چه در جستجويش بودند،رسيدهاند. آنها اين مورد را در دو مقاله در نشريه ساينس منتشر كردهاند.



اينبلورها از موادي ساخته شدهاند كه به يخ فشرده معروف است، چون اتمهايشبه صورتي مشابه با اتمهاي يخ چيده شدهاند. اتمهاي اين ماده به صورتخاصي روي چهار راس هرم قرار گرفتهاند. هر اتم مانند يك تكه مغناطيس كوچكعمل ميكند و وقتي بلور تا دماي نزديك به صفر مطلق سرد ميشود، اتمهايمغناطيسي به صف در ميآيند. گاهي سه راس از چهار راس هرم با هم در يك رديفقرار ميگيرند و منطقهاي با مغناطيس شمالي يا جنوبي به وجود ميآورند كهاز مركز هرم تقويت ميشود. اين تقويت به هيچ جرم فيزيكي وابسته نيست، امادقيقا به همان نحوي عمل ميكند كه انتظار ميرود يك تكقطبي عمل نمايد.



مدرك بيچون و چرا؟

كارنظري نشان داده است كه تكقطبي ها احتمالا وجود دارند و احتمالا به طورغيرمستقيم مورد سنجش قرار گرفتهاند. اما مقالههايي كه اين بار در نشريهساينس به چاپ رسيدند، بيانگر اولين آزمايشهاي مستقيم براي ثبت تاثيرتكقطبيها بر يخ فشرده هستند. پژوهشگران از نوترونها براي يافتناتمهايي كه در بلور در زنجيرههاي بلند رديف شدهاند، استفاده كردهاند.اين زنجيرهها كه رشته ديراك ناميده ميشوند، تكقطبهاي شمالي و جنوبي رابه هم متصل ميكنند و مانند وجود تكقطبيها، در دهه 1930 / 1310 توسطنظريهپرداز انگليسي و برنده جايزه نوبل فيزيك، پل ديراك، پيشبيني شدهبودند. سنجش دما كه در يكي از اين مقالات آمده، بحث تكقطبيها را تاييدميكند.


دومقاله ديگر كه قرار است در آرايكسايو به چاپ برسند، به اين شواهدميافزايند. اولي حاوي مشاهدات بيشتري است و در دومي، براي رساندن نيرويمغناطيسي هر تكقطبي به 4.6x10-13 ژول بر تسلامتر، از فناوريهاي تازهاياستفاده شده است. استيو برامول، دانشمند مواد در دانشگاه لندن و ازنويسندگان اين مقالات، معتقد است جمع شدن همه اين شواهد با هم برايمغناطيسهاي تكقطبي فوقالعاده است.


پيتر شيفر، از پژوهشگراندانشگاه ايالت پنسيلوانيا، در اين باره ميگويد: « اين نوع اندازهگيريهاباعث ميشود كه تكقطبيها قابلتوجهتر شوند، حداقل در ذهن من اين طوراست. حتي اگر قرار باشد در جاي ديگري مستقيما زير سوال بروند». مثل هر ذرهباردار ديگري، تكقطبيها هم جذب مخالف خود ميشوند و قطبهاي شمالي وجنوبي با فاصلهاي كمتر از يك نانومتر گرد هم ميآيند. اين مسئله باعثميشود تفكيك و تشخيص آنها به طور مجزا دشوار باشد. اما، چنان كه شيفرميگويد: « من خيلي ترديد دارم كه بگويم غيرممكن است».


برامولاما معتقد است حتي بدون اين كه يكي از آنهارا ديده باشد، مطمئن است كهتكقطبيها آنجا وجود دارند. وي ميگويد: « فكر نميكنم بعد از اين همهمقاله ديگر براي كسي جاي چنين سوالي مانده باشد.»

[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]