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Sin noticias de monopolos magnéticos

Área: Física — lunes, 18 de febrero de 2013

La última búsqueda de monopolos magnéticos ha sido, una vez más, infructuosa.

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Si partimos un imán sólo conseguimos crear dos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur. En las leyes de Maxwell eso se expresa como la ley de Gauss*. Pero se propuso en su día la existencia de monopolos magnéticos, que serían partículas masivas portadoras de una sola carga magnética, cada monopolo sería o bien norte o sur. Se habrían generado durante el Big Bang por lo que si se detecta alguno probablemente sería primordial. Este tipo de partícula fue predicho por Dirac en 1931 y es necesario para cuantizar la carga del electrón, pero nadie ha conseguido detectar ninguno. Al fin y al cabo, bastaría sólo un monopolo magnético en todo el Universo para cumplir su función.
Las teorías de gran unificación también predicen su existencia. En la década de los ochenta se diseñaron sistemas para detectar posibles monopolos magnéticos e incluso pareció que se había detectado alguno, pero al final no se pudo confirmar. Desde entonces su búsqueda ha sido infructuosa. En el pasado se analizaron incluso meteoritos y rocas lunares en busca de monopolos sin éxito. Si existen tienen que ser muy escasos.
Lo malo es que tampoco se pueden crear en los colisionadores debido a su supuesta elevada masa. Sería posible, pero requeriría energías muy altas. Así que hay que conformarse con los monopolos primordiales y tener la suerte de detectar alguno.
Pero los monopolos podrían verse afectados por el campo magnético terrestre y ser desviados a los polos norte y sur de la Tierra, por lo que intentar detectar monopolos primordiales viajeros en otras latitudes sería difícil. Así que si se es un físico aventurero, y tu país o institución te lo puede costear, uno puede irse al Ártico o a la Antártida para buscas esas partículas. Algo ya señalado en algún episodio de The Big Bang Theory.
Recientemente un equipo suizo ha analizado precisamente rocas árticas y antárticas en busca de monopolos sin que tampoco se hayan encontrado pruebas de su existencia. Se supone que las rocas ígneas derivadas del manto terrestre podrían haber atrapado en época algunos de estos monopolos y su análisis lo demostraría. Sin embargo no ha sido así.
La única cosa que puede hacer un físico en esas circunstancias para publicar un artículo al respecto es calcular una nueva cota a su existencia. La conclusión, según estos científicos, es que hay menos de 1,6 monopolos por cada 1028 nucleones.
Philippe Mermod de la Universidad de Ginebra dice que esta hipotética y fascinante partícula es importante a la hora de explicar ciertos aspectos de la Física, lo que nos hace preguntarnos por qué no ha sido encontrada aún.
Durante la formación de la Tierra los materiales que la componían se diferenciaron en distintas capas dependiendo de su densidad. En origen habría monopolos primordiales en la nebulosa a partir de la cual se formaron los planetas y el Sol. Los posibles monopolos que hubiera en esos materiales se habrían ligado a minerales de hierro y se habrían ido al núcleo durante la fase de diferenciación. La corteza terrestre carecería de ellos. Pero, según Mermod, en las zonas polares del manto terrestre sí quedarían algunos monopolos.
Para este estudio se recolectaron 23,4 kilogramos de rocas cuyo origen estaba en el manto terrestre y a latitudes mayores de los 63 grados. Analizaron la química las rocas y con un SQUID midieron las posibles señales de monopolos. No encontraron ninguno.
Pero este no es el fin de la búsqueda. En el futuro se seguirá intentando, quizás sobre muestras traídas desde un asteroide o cometa.

* Ley de Gauss: Foto

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Fuentes y referencias:
Nota en Physicsworld.
Artículo en ArXiv.
Ilustración: Wikipedia.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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5 Comentarios

  1. LLuís:

    De haber monopolos magnéticos en esa ecuación de Gauss ( una de las ecuaciones de Maxwell) la divergencía del campo magnético (B) no sería igual a cero, puesto que a esa ecuación se le podría añadir otro término; precisamente, la densidad de carga magnética.

    Hay un detector en el LHC (MoEDAL-Monopole and Exotics Detector at LHC) que creo recoradar que está también a la caza del monopolo magnético.

  2. Atanasio:

    Unas entidades conceptuales con muy baja relación beneficio/costo. Se explicaría la cuantización de la carga y alguna otra cosilla pero se pierde la hermosa simetría de las ecuaciones de Maxwell: nunca me han gustado… Lo mismo va con el bosón de Higgs: ¿Por qué no se ha vuelto a hablar de él? ¿Dónde han quedado las jubilosas -y necesarias- reconfirmaciones? ¿Hay gato -de Schrödinger- encerrado?

  3. LLuís:

    Sí, las simetrías son hermosas y además explican muchas cosas, por ejemplo la conservación de la energía y del momento, pero si encontrar un monopolo magnético, rompiese (suponiendo que lo hiciera) alguna simetría, pues que se le va hacer.En mi opinión sería mucho más interesante encontrarlo que la belleza de una simitría.Precisamente una de las pegas que se le ponen al modelo estándar del Big-Bang, es la ausencia de particulas con carga magnética positiva (o negativa), es decir un monopolo en un lugar de un dipolo magnetico. Al fin y al cabo, ya lo dijo Einstein (respecto a la belleza y la elegancia de las simetrias)”dejemos la elegancia para los sastres”.

  4. Atanasio:

    Querido Lluís: Las simetrías no sólo inspiran deleite estético sino que sugieren una lógica más profunda en la estructura del Universo. Es sabido que con criterios de ese estilo precisamente completó Maxwell su sistema de ecuaciones del electromagnetismo, por no hablar de los trabajos de Dirac y del mismo Einstein (de quien, por cierto, se observa que no era siempre muy consistente entre lo que hacía y lo que a veces predicaba cuando quería salir del paso con una humorada). Por supuesto, un debate serio sobre este asunto de los monopolos magnéticos sólo puede ser elucidado finalmente por los científicos competentes y, no siendo yo uno, admito que mi opinión vale poco más que la de un espectador de Miss Universo. Pero tampoco pretendo más: sólo expresar, además de mi admiración por el electromagnetismo clásico, el inmenso asombro y la perplejidad que tal descubrimiento de monopolos magnéticos me produciría si, en efecto, algún día tuviese lugar. Lo que no entiendo bien -y agradecería que alguien informado me orientara un poco al respecto- es cómo se eluden en el sistema del electromagnetismo clásico las consecuencias de la admisión de monopolos magnéticos. También agradecería si me sacan de mis dudas escépticas sobre la confirmación definitiva de la existencia del bosón de Higgs. Un saludo.

  5. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Hay un teorema (el de Noether) que habla precisamente de eso, pues mantiene que cualquier simetría diferenciable, proveniente de un sistema físico, tiene su correspondiente ley de conservación.

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