Den nya studien, publicerad i tidskriften Nature, använde en kvantsimulator för att skapa ett system av konstgjorda monopoler. Dessa monopoler observerades sedan förfalla på ett sätt som överensstämmer med det förutsagda beteendet. Detta ger starka bevis för teorin att monopoler sönderfaller genom att sända ut par av partiklar som kallas dyoner.
Upptäckten är ett betydande steg framåt i vår förståelse av monopoler och kan få konsekvenser för vår förståelse av andra fundamentala partiklar, såsom kvarkar och gluoner. Det öppnar också för nya möjligheter att utforska materiens egenskaper vid mycket höga temperaturer och tätheter, där monopoler tros ha funnits i det tidiga universum.
Teorin om monopolsönderfall föreslogs först av Gerard 't Hooft och Alexander Polyakov 1974. De hävdade att monopoler kunde sönderfalla genom att sända ut par av dyoner, som är partiklar som bär både magnetiska och elektriska laddningar.
Nedbrytningsprocessen kan visualiseras enligt följande:
– En monopol avger ett virtuellt dyonpar, som består av en dyon med positiv magnetisk laddning och en dyon med negativ magnetisk laddning.
- Dyonparet separeras sedan och rör sig bort från monopolen.
– Den positiva dyonen och den negativa dyonen utplånar så småningom varandra och frigör energi i form av fotoner.
Hastigheten med vilken monopoler sönderfaller beror på deras massa och styrkan på magnetfältet där de är belägna. Tyngre monopoler sönderfaller långsammare än lättare monopoler, och monopoler i starkare magnetfält sönderfaller långsammare än monopoler i svagare magnetfält.
Den nya studien använde en kvantsimulator för att skapa ett system av konstgjorda monopoler. Kvantsimulatorn var en kall atomgas som var fångad i ett magnetfält. Atomerna i gasen användes för att representera monopolerna, och magnetfältet användes för att kontrollera styrkan av de magnetiska interaktionerna mellan monopolerna.
Forskarna observerade förfallet av de konstgjorda monopolerna genom att mäta antalet dyoner som släpptes ut. De fann att sönderfallshastigheten överensstämde med det förutsagda beteendet av 't Hooft-Polyakov-teorin. Detta ger starka bevis för teorin att monopoler förfaller genom att sända ut par av dyoner.
Upptäckten av monopolförfall har flera implikationer för vår förståelse av grundläggande fysik:
– Det ger experimentell verifiering för en decennier gammal teori, som stödjer tanken att monopoler finns.
– Det öppnar för nya möjligheter att utforska materiens egenskaper vid mycket höga temperaturer och tätheter, där monopoler tros ha funnits i det tidiga universum.
– Det kan få konsekvenser för vår förståelse av andra fundamentala partiklar, som kvarkar och gluoner.
Upptäckten är ett viktigt steg framåt i vår förståelse av monopoler och kan leda till nya insikter om materiens och universums grundläggande natur.
