Ein magnetischer Monopol kann nicht nur als mathematische Abstraktion existieren.
Wissenschaftler haben Spuren eines magnetischen Monopols entdeckt - einer Quelle eines Magnetfelds, dessen Existenz von der modernen Physik geleugnet wird. Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Die elektrischen und magnetischen Komponenten des elektromagnetischen Feldes werden durch ähnliche Gleichungen beschrieben, verhalten sich jedoch unterschiedlich. Zum Beispiel existiert eine elektrische Ladung (Elektron), eine magnetische jedoch nicht. Das heißt, das elektrische Feld kann durch einen einzelnen "Pol" (Monopol) erzeugt werden, und das Magnetfeld wird nur durch ein Polpaar im Norden und Süden (Dipol) erzeugt. Ein solches Weltbild wird durch Maxwells Gleichungen beschrieben, die für den Elektromagnetismus grundlegend sind, und durch zahlreiche Experimente bestätigt.
Trotzdem gibt es mehrere Hypothesen, die darauf hindeuten, dass ein magnetischer Monopol (ein Analogon eines Elektrons - ein elektrischer Monopol) immer noch existiert. Sie werden nur mathematisch beschrieben und sind eher hypothetische Annahmen, es gibt keine wirklichen physikalischen Beweise für die Existenz eines magnetischen Monopols. Wenn es noch gefunden wird, müssen außerdem die Maxwellschen Gleichungen und zusammen mit ihnen die gesamte Theorie des Elektromagnetismus neu geschrieben werden.
Die Ergebnisse einer kürzlich durchgeführten Studie amerikanischer Wissenschaftler haben gezeigt, dass ein magnetischer Monopol nicht nur als mathematische Abstraktion existieren kann. Für ihre Experimente verwendeten sie Quantengas, bei dem die Teilchen im Gegensatz zu gewöhnlichem Gas nicht voneinander zu unterscheiden sind. Ein typisches Quantengas sind Elektronen im Kristallgitter eines Metalls. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Druck und Temperatur eines solchen Gases eher durch die Gleichungen der Quantenstatistik als durch die gewöhnliche Molekularphysik beschrieben. Normalerweise wird Quantengas durch Abkühlen von Atomen auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erzeugt. In diesem Zustand werden die Atome praktisch unbeweglich und es ist zweckmäßig, sie zu untersuchen.
Die Autoren der Studie setzten das Quantengas Radio- und Mikrowellenbestrahlung aus. Durch Ändern der Parameter dieser Strahlung konnten die Wissenschaftler die internen magnetischen Eigenschaften von Atomen - Spin - ändern, die mit der Magnetnadel eines Kompasses verglichen werden können. Die Physiker änderten nacheinander den Spin fast bewegungsloser Atome zwischen allen möglichen Werten, dh sie zwangen ihn zu einer "vollen Umdrehung". Am Ende des Experiments kehrte der Spin jedoch nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück, sondern weicht geringfügig davon ab. Wissenschaftler erklären diese Abweichung genau durch den Einfluss eines magnetischen Monopols. Um andere mögliche Störungen auszuschließen, wiederholten die Wissenschaftler das Experiment, beseitigten diesmal jedoch die Wirkung des hypothetischen Monopols. In diesem Fall kehrte der Spin der Atome ohne Verzerrung in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
