Análogos a los monopolos magnéticos han sido observados en hielos de espines,condensados de Bose-Einstein y otros medios.
Sin embargo, aún es difícil manipular una a una estas cuasipartículas que se comportan como monopolos magnéticos en el campo electromagnético efectivo.
Se publica hoy en Nature un avance prometedor en esta línea, la observación de monopolos magnéticos individuales en un medio, un estado condensado de Bose-Einstein de átomos de rubidio-87. Poder observar y manipular estos monopolos magnéticos de forma individual posibilitará múltiples aplicaciones tecnológicas.
El artículo técnico es M. W. Ray et al., “Observation of Dirac monopoles in a synthetic magnetic field,” Nature 505: 657–660, 30 Jan 2014. Recomiendo leer a Lindsay J. LeBlanc, “Atomic physics: Polar exploration,” Nature 505: 627–628, 30 Jan 2014.
No existe ninguna ley en la Naturaleza que prohíba la existencia de monopolos magnéticos, partículas teóricas que transportan una unidad de carga magnética (que puede ser un polo norte o un polo sur de un imán).
Sin embargo, no han sido observados en los experimentos (aunque ha habido varias falsas alarmas). Todos los imanes tienen dos polos (uno norte y otro sur) y se rompe un imán por la mitad se obtienen dos nuevos imanes. Un monopolo magnético sería una fuente radial de líneas de campo magnético (como muestra esta figura).
Si existen partículas fundamentales que se comportan como monopolos magnéticos, una predicción del modelo estándar de la partículas elementales aún no verificada, deben tener una masa enorme (en la escala GUT) y nunca serán observados en los colisionadores de partículas. Mientras tanto se pueden desarrollar análogos a los monopolos magnéticos en laboratorio utilizando medios que producen un campo electromagnético efectivo.
Paul Dirac en 1931 demostró que la existencia de monopolos magnéticos permite explicar por qué la carga eléctrica es múltiplo de la carga del electrón (o mejor dicho, de la del quark abajo o down).
Sin embargo, la teoría de Dirac no daba ninguna relación entre la masa de los monopolos magnéticos y la del electrón, pudiendo ser la primera arbitraria; gracias a ello se explica muy fácilmente por qué, si existen los monopolos magnéticos, aún no han sido observados (deben ser muy masivos).
El nuevo artículo en Nature ha obervado los monopolos magnéticos en un gas de átomos de rubidio-87 ultrafríos, tanto que se encuentran en un estado condensado de Bose-Einstein. Manipulando este sistema se puede conseguir que se comporte como un medio de cuasipartículas de espín 1 que produzcan un campo magnético sintético.
Cuando se logra que el espín 1 efectivo de estas cuasipartículas varía espacialmente (como las líneas de corriente de un fluido) aparecen singularidades en el campo magnético efectivo (como remolinos en el fluido) que se comportan como monopolos magnéticos de Dirac.
La gran ventaja del nuevo esquema es que permite la observación individual uno a uno de los monopolos magnéticos, así como simular la interacción entre dos monopolos magnéticos.
¿Para qué pueden servir?
Para manipular a nivel cuántico campos magnéticos (efectivos) de gran intensidad, que quizás permitan algún día el equivalente a un láser de (análogos a) monopolos magnéticos.
Aplicaciones para un futuro que podría no ser tan lejano.
