Юный техник, 2014 № 06

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ Портрет монополя

Исследователи давно уже пытаются отыскать в природе монополь — гипотетический элементарный носитель магнитного заряда, подобный электрону — носителю элементарного электрического заряда. И у них, похоже, что-то начало получаться, сообщает журнал Nature.

Сам заряд обнаружить пока не удалось. Но исследователи составили его «фоторобот», то есть попытались представить, как эта частица может выглядеть.

Как известно, у любого магнита есть два полюса — северный (отрицательный) и южный (положительный), то есть он располагает магнитным диполем. И сколько ни разделяй его, отдельно южный и отдельно северный полюса получить не удается — всякий раз получаются диполи все меньших размеров.

Тем не менее, теоретик Поль Дирак еще в 1931 году предсказал, что магнитные монополи вполне могут существовать. С тех пор и ведутся их поиски. Но пока безрезультатно.

Так как же все-таки получить однополярный магнит? Вопрос далеко не праздный, ибо, скажем, закон Гаусса для магнитного поля вообще не будет работать, если магнитные монополи существуют. Зато получит фактическое подтверждение предположение о том, что магнитные заряды всех частиц представляют собой дискретные величины.

Британский физик-теоретик Поль Дирак.

Схема эксперимента по обнаружению монополи

В общем, по значимости открытие монополя станет чем-то вроде открытия электрона.

Именно потому физики из Амхерстского колледжа (США) и Университета Аалто (Финляндия) попытались создать и заснять в лаборатории синтетические магнитные монополи. Для этого исследователи попробовали воспроизвести систему с признаками монополя в облачке из примерно миллиона ультрахолодных рубидиевых атомов, «замороженных» до стомиллиардной доли кельвина. В таком состоянии, при почти абсолютном нуле температур, атомы теряют свойства индивидуальных частиц и становятся частью коллективного квантового состояния материи — конденсата Бозе-Эйнштейна. Говоря совсем уж попросту, они выглядят, словно крошечные магнитики с одним полюсом.

«Это достижение открывает отличные перспективы для квантовых исследований, и не только в смысле подтверждения умственного эксперимента Дирака, — сказал руководитель эксперимента Дэвид Холл. — С созданием синтетического магнитного монополя мы получим возможность предположить, какие именно свойства должен иметь природный монополь, если только он и впрямь существует».

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ Гравитационные волны наконец обнаружены?

Загадочные гравитационные волны, которые, как полагали теоретики, должны были образоваться после Большого взрыва, наконец-таки обнаружены, сообщила корпорация Би-би-си. И привела такие подробности.

Сама по себе идея существования гравитационных волн восходит к работам Альберта Эйнштейна. Точнее, к созданной им ровно 100 лет назад, в 1914 году, общей теории относительности (ОТО).

Физики говорят, что общая теория относительности, или теория пространства и времени, объединившая эти два понятия, по существу, является еще и теорией гравитации, которая устанавливает связь тяготения с геометрией пространства-времени.

Геометрические свойства четырехмерного пространства-времени, как и обычного трехмерного пространства, целиком определяются находящейся в пространстве материей, которая создает гравитационное поле.

Влияние гравитации на геометрию проявляется в том, что она искривляет пространство-время. Отдаленно пространство можно представить себе как лист бумаги, который может быть плоским, но который легко изогнуть или даже измять.

Эйнштейн показал, что в поле тяготения пространство-время тоже обладает кривизной. Слабой кривизне соответствует обычная ньютоновская гравитация, управляющая Солнечной системой. Но в мощных гравитационных полях, создаваемых массивными космическими объектами, пространство-время искривлено очень сильно. А если такой объект еще совершает колебательное или вращательное движение, то кривизна со временем меняется. Распространение этих изменений (возмущений) в пространстве рождает «волны кривизны» — гравитационные волны.