Den häpnadsväckande likheten mellan de fysiska lagar som beskriver elektriska fenomen och de som beskriver magnetiska fenomen har varit känd sedan 1800 -talet. Dock, en bit som skulle göra de två perfekt symmetriska saknades:magnetiska monopoler. Medan magnetiska monopoler i form av elementära partiklar förblir gäckande, det har varit några framgångar på senare tid i konstruktionsobjekt som beter sig effektivt som magnetiska monopoler. Nu, forskare vid Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) har visat att det finns ett mycket enklare sätt att observera sådana magnetiska monopoler:De har visat att överflödiga heliumdroppar fungerar som magnetiska monopoler ur molekylernas perspektiv som är nedsänkta i dem. Sådana droppar har studerats i årtionden, men tills nu, denna fascinerande egenskap hade gått helt obemärkt förbi.

När du arbetar med elektrisk laddning, det är lätt att skilja de positiva och negativa polerna. Den negativt laddade elektronen representerar en negativ pol, den positivt laddade protonen är den motsatta (positiva) polen, och var och en är en individuell partikel som kan separeras från den andra. Med magneter, det verkade som om de alltid har två poler som är omöjliga att separera - skär en dipolmagnet på mitten, och du kommer att få två dipolmagneter, skär dem igen så får du bara ännu mindre dipolmagneter, men du kommer inte att kunna skilja norr från sydpolen.

Utmanad av detta pussel, forskare konstruerade framgångsrikt system som effektivt fungerar som magnetiska monopoler:vissa kristallstrukturer fick de att bete sig som magnetiska monopoler. Men nu, ett tvärvetenskapligt team bestående av teoretiska fysiker och en matematiker har upptäckt att detta fenomen också förekommer i molekylära system som inte behöver konstrueras för detta ändamål men som har varit kända för länge.

Nanometerstora droppar superfluid helium med molekyler nedsänkta i dem har redan studerats i flera decennier, och det är ett av de system som professor Mikhail Lemeshko och postdoc Enderalp Yakaboylu är särskilt intresserade av. Tidigare har Professor Lemeshko föreslog en ny kvasipartikel som drastiskt förenklar den matematiska beskrivningen av sådana roterande molekyler, och tidigare i år visade han att denna kvasipartikel, angulonen, kan förklara observationer som samlats in under 20 år. Enderalp Yakaboylu använde dessutom angulonen för att förutsäga tidigare okända egenskaper hos dessa system. Upptäckten av fastigheten i överflödiga heliumdroppar som de nu rapporterar, dock, kom oväntat - och först efter att de hade utbytt idéer med matematikern Andreas Deuchert, vem säger, "Det var en överraskning för oss alla att se denna egenskap framträda i ekvationerna." Vid ett starkt tvärvetenskapligt institut som IST Austria, sådana samarbeten är inte ovanliga, och interaktion mellan forskargrupper inom olika områden främjas.

"I de andra experimenten de konstruerade ett system för att bli en monopol. Här, det är tvärtom, "Enderalp Yakaboylu säger." Systemet var välkänt. Människor har studerat roterande molekyler under lång tid, och först efter insåg vi att de magnetiska monopolerna hade funnits där hela tiden. Detta är en helt annan synvinkel. "

Enligt forskarna, upptäckten öppnar nya möjligheter för att studera magnetiska monopoler. Särskilt, utseendet på en magnetisk monopol i superflödiga heliumdroppar är mycket annorlunda än den andra, tidigare studerat, system. "Skillnaden är att vi har att göra med ett kemiskt lösningsmedel. Våra magnetiska monopoler bildas i en vätska snarare än i en fast kristall, och du kan använda detta system för att studera magnetiska monopoler lättare, "Professor Mikhail Lemeshko förklarar.