La ricerca dei monopoli magnetici, quelle entità elusive che sfidano la nostra comprensione convenzionale del magnetismo, continua a essere un argomento affascinante e misterioso nel campo della fisica delle particelle. I recenti preprint –disponibili su arXiv.org, qui e qui – di un ampio team di sperimentatori hanno rivelato che, nonostante gli sforzi intensivi, i monopoli magnetici rimangono non rilevati.
Malgrado ciò, questi studi non sono stati privi di progressi significativi, hanno infatti ristretto la finestra di ricerca, avvicinandosi sempre più alla possibile scoperta di queste particelle ipotetiche.
L’idea che i magneti possiedano sempre due poli opposti, nord e sud, è una lezione fondamentale nella fisica, se si divide un magnete a barra, nuovi poli emergono vicino alla frattura, assicurando che ogni pezzo più piccolo mantenga entrambi i poli, e questo fenomeno è facilmente osservabile con un magnete sufficientemente fragile.
Ad ogni modo, la curiosità scientifica ha spinto i ricercatori a chiedersi se esista un modo per cui un singolo polo magnetico, o monopolo, possa esistere isolatamente dal suo opposto.
Già nel 19° secolo, scienziati come James Clerk Maxwell e, successivamente, Paul Dirac, hanno contemplato l’esistenza dei monopoli magnetici, con quest’ultimo che propose che l’esistenza dei monopoli potrebbe spiegare perché la carica elettrica è quantizzata, e sempre secondo la sua teoria, se i monopoli esistessero, anche la carica magnetica dovrebbe essere quantizzata, composta da blocchi di costruzione di , noti come carica di Dirac, pari a 68,5 volte la carica dell’elettrone.
Nonostante la crescente fiducia teorica nell’esistenza dei monopoli, la conferma sperimentale è stata sfuggente, la collaborazione MoEDAL (Monopole and Exotics Detector at the LHC) ha utilizzato le annichilazioni di particelle del Large Hadron Collider (LHC) nella ricerca di monopoli magnetici dal 2012.
Le teorie prevalenti richiedono che i monopoli non violino le leggi di simmetria, implicando che non ci possa essere un eccesso di poli nord o sud nell’universo, bensì devono esserci numeri uguali di entrambi, e a differenza dei poli magnetici conosciuti, non hanno bisogno di essere attaccati.
I monopoli potrebbero essere prodotti attraverso vari percorsi, in uno studio recente, gli scienziati di MoEDAL hanno cercato segni della produzione di monopoli da fotoni virtuali. I fotoni virtuali, che trasportano la forza elettromagnetica tra due portatori di carica, possono essere creati scontrando particelle ad alte velocità, ed i fisici teorici hanno proposto due modi in cui questi potrebbero poi produrre monopoli magnetici: uno coinvolge la fusione di due fotoni virtuali, l’altro, noto come processo Drell-Yan, potrebbe produrre un monopolo da un singolo fotone virtuale.
Sebbene ci si aspetterebbe che il modo migliore per trovare un monopolo magnetico sia attraverso il suo campo magnetico, questo non è necessariamente il caso. Una caratteristica essenziale dei monopoli teorici è che trasportano una grande quantità di carica.
La scoperta di un Oggetto ad Alta Carica Elettrica (HECO) indicherebbe l’esistenza di una fisica al di fuori del modello standard, più specificamente, sarebbe un grande indizio per la presenza di monopoli nascosti, sebbene anche altri oggetti esotici come i resti di micro buchi neri potrebbero essere responsabili.
“La portata della ricerca di MoEDAL sia per i monopoli che per gli HECO permette alla collaborazione di esplorare un vasto tratto dello spazio teorico di ‘scoperta’ per queste particelle ipotetiche”
ha dichiarato il portavoce di MoEDAL, James Pinfold.
Cosa affermano i due preprint sui monopoli magnetici
Nel primo preprint, i membri del team MoEDAL hanno posto limiti inferiori sulla massa che un monopolo potrebbe avere, questo lavoro rappresenta un passo importante verso la comprensione di dove potrebbero trovarsi i monopoli, se esistono. Mentre la ricerca continua, la comunità scientifica rimane in attesa, sperando che il prossimo grande passo avanti nella fisica delle particelle sia proprio dietro l’angolo.
Proseguendo con l’analisi della ricerca sui monopoli magnetici, è importante considerare il contesto storico e le implicazioni teoriche di questa caccia scientifica, infatti la ricerca di monopoli magnetici non è solo una questione di curiosità accademica: ha il potenziale per rivoluzionare la nostra comprensione dell’universo a livello fondamentale.
La teoria dei monopoli magnetici si inserisce in un quadro più ampio che cerca di unificare le forze fondamentali della natura, e se i monopoli esistessero, potrebbero fornire indizi cruciali sulla struttura granulare dello spazio-tempo e sulla natura stessa delle cariche e delle forze. Oltre a quanto precedentemente detto, la loro scoperta potrebbe avere implicazioni pratiche, come nuovi modi per immagazzinare e trasportare energia o per sviluppare materiali con proprietà magnetiche rivoluzionarie.
La ricerca di monopoli magnetici è anche un test per il Modello Standard della fisica delle particelle. Questo modello ha avuto un successo straordinario nel descrivere le particelle e le forze che conosciamo, ma ci sono fenomeni che non può spiegare, come la materia oscura e l’energia oscura. I monopoli magnetici non sono previsti dal Modello Standard, quindi la loro scoperta sarebbe una prova diretta di nuova fisica oltre il Modello Standard.
Il lavoro svolto dalla collaborazione MoEDAL è particolarmente significativo perché utilizza metodi innovativi per cercare monopoli e HECO, ad esempio, l’uso di fotoni virtuali per produrre monopoli è un approccio che sfrutta le interazioni fondamentali tra particelle. Questo metodo potrebbe non solo confermare l’esistenza dei monopoli, ma anche fornire informazioni sulle loro proprietà, come la massa e la carica.
La sfida di rilevare i monopoli è immensa, data la loro possibile rarità e le caratteristiche uniche che li rendono difficili da individuare con i metodi tradizionali, tuttavia la determinazione e l’ingegnosità degli scienziati coinvolti nella ricerca sono fonte di ottimismo, con ogni esperimento che restringe la ricerca, la comunità scientifica si avvicina a una possibile scoperta o, almeno, a una migliore comprensione dei limiti della nostra conoscenza attuale.
In conclusione, la ricerca dei monopoli magnetici rappresenta una delle avventure più emozionanti della fisica moderna, che si tratti di confermare la loro esistenza o di stabilire nuovi limiti alla loro ricerca, gli sforzi degli scienziati contribuiranno in modo significativo alla nostra comprensione dell’universo.
La possibilità che i monopoli siano stati creati anni fa e siano sopravvissuti in attrezzature non controllate aggiunge un ulteriore livello di mistero e anticipazione, mentre attendiamo i risultati della revisione paritaria dei preprint e ulteriori ricerche, possiamo solo immaginare le implicazioni di una tale scoperta e come potrebbe plasmare il futuro della scienza.
Se sei attratto dalla scienza, dalla tecnologia, o vuoi essere aggiornato sulle ultime notizie, continua a seguirci, così da non perderti le ultime novità e news da tutto il mondo!
