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Monopolio
In fisica si applica la regola: un magnete è sempre costituito da un polo nord e un polo sud. Due cariche opposte formano un cosiddetto momento dipolo. Teoricamente, un singolo polo (senza il corrispondente polo opposto) verrebbe chiamato "monopolo magnetico". Nell'immaginazione sembra così:
- C'è un polo all'estremità di un magnete a barra.
- Questo polo è estremamente lontano dal suo polo opposto all'altra estremità.
- Pertanto, i poli non hanno alcun effetto l'uno sull'altro.
Se ci fossero monopoli come singole particelle, sarebbero portatori di una carica magnetica corrispondente alla carica elettrica. Di conseguenza, cariche magnetiche formerebbero le fonti e gli assorbimenti del campo magnetico. Esistono varie ipotesi in fisica sull'esistenza di tali fenomeni. In natura, tuttavia, finora i ricercatori sono stati in grado di osservare solo campi magnetici con linee di campo chiuse (cioè senza fonti e pozzi).
Possibili prove ed esempi di monopoli magnetici
Alcuni corpi solidi, contengono strutture elettroniche (cosiddette quasiparticelle) che assomigliano ad una miscela esattamente dello stesso numero di singoli poli nord e sud. Questi sono a volte indicati come monopoli magnetici, ma in realtà possono verificarsi solo in coppie (e non come particelle libere). Tuttavia, gli scienziati sono costantemente al lavoro per ulteriori ricerche sulle quasiparticelle e sulle loro proprietà magnetiche. Alcuni esperimenti sono al centro dell’attenzione degli studiosi degli spin e tra questi in particolare quelli relativi ai solidi del ghiaccio iniziati nel 2009. In particolare si studiano le quasiparticelle simili a monopoli sotto forma di spin di elettroni, con le seguenti caratteristiche:
- Queste possono muoversi liberamente attraverso il solido (paragonabili alle molecole di gas).
- Esistono solo in coppia come i poli nord e sud.
- A livello locale, si comportano come fonti di magnetizzazione; il campo magnetico rimane privo di fonti.
Oltre alle quasiparticelle, ci sono altri fenomeni che i ricercatori stanno studiando come prova dei monopoli magnetici. Il fisico britannico Paul Dirac ad esempio, ha ipotizzato che i monopoli magnetici sotto forma di particelle elementari potrebbero essere la controparte degli elettroni. E a tal proposito, vi sono due studi:
- Uno riguarda la notevole asimmetria tra magnetismo ed elettricità, mostrata ad esempio nelle equazioni di Maxwell e che verrebbe eliminata.
- E l’altro: viene spiegato, come mai, si verificano cariche elettriche, tranne quelle quantizzate, (ovvero, quelle in multipli interi della carica elementare).
Nonostante le ricerche approfondite, Dirac e i suoi successori non sono stati finora in grado di dimostrare queste ipotesi. La regola empirica rimane la stessa: i magneti appaiono sempre come dipoli.