¿Qué tan importante es el supuesto descubrimiento de monopolos magnéticos en este artículo de Nature: Observación de monopolos de Dirac en un campo magnético sintético?

Que tan importante es No es tan importante como te han hecho creer.

Existe un campo de investigación, los monopolos magnéticos en la física de partículas, que se remonta a muchas décadas y es universalmente reconocido como muy importante teóricamente (para comprender cómo funciona el universo) y prácticamente (si tuviéramos un monopolo magnético, podría catalizar la descomposición de protones). etc.) Nunca hemos visto uno de estos monopolos magnéticos, a pesar de muchas búsquedas extensas y costosas durante muchas décadas.

Este documento no es una contribución a ese campo. Habla sobre la historia de ese campo, e invoca la terminología de ese campo, y utiliza algunas ideas matemáticas que se originaron en ese campo. Pero no es una contribución a ese campo, en el sentido de que no avanza hacia la comprensión o el descubrimiento de monopolos magnéticos en la física de partículas. (El documento puede ser importante por otras razones no relacionadas).

Por ejemplo, el artículo se llama “Observación de monopolos de Dirac en un campo magnético sintético”. Usted puede preguntar: “¿Qué diablos es un campo magnético sintético?” Para empezar, no es un campo magnético. De hecho, es un campo que es matemáticamente similar (en ciertos aspectos) a un campo magnético. (¡La elección de las palabras es desconcertante! La matemática de las ondas de agua puede parecerse a la matemática de la formación de galaxias, pero no escucho a la gente decir “He creado una galaxia sintética en mi copa”.) De todos modos, la llamada “sintética campo magnético “está relacionado con la forma en que se mueven los átomos (más específicamente, relacionado con la vorticidad superfluida).

Entonces, el documento podría llamarse más honestamente: “Observación de algo matemáticamente similar a los monopolos de Dirac en un campo que es matemáticamente similar a un campo magnético”.

¿Este trabajo arrojará algo de luz sobre monopolos magnéticos reales? Probablemente no. Como son meramente análogos matemáticos de monopolos magnéticos, lo único que pueden probar sobre los monopolos magnéticos reales son las teorías matemáticas relacionadas con ellos. Pero esas teorías nunca tuvieron dudas serias en primer lugar. Es algo sencillo (… si eres experto en topología algebraica, etc.).

Las pruebas experimentales que realmente arrojan luz sobre los monopolos de física de partículas estarían investigando si la teoría matemática de los monopolos magnéticos se aplica a nuestro universo, no si la teoría contiene errores matemáticos estúpidos. (No lo hace). Cuando muchas personas hacen cuidadosamente las deducciones matemáticas y las comprueban, las deducciones mismas no necesitan ser probadas experimentalmente. ¡Puedo agregar dos números y nadie exigirá que pruebe experimentalmente el resultado contando montones de cuentas!

(Hay una situación en la que es útil probar experimentalmente una deducción matemática: cuando una ecuación es demasiado complicada para resolverla exactamente, entonces hay que hacer suposiciones simplificadoras, y nadie sabe si las suposiciones están bien. Esa no es la situación para las teorías monopolo magnéticas, por lo que yo entiendo).

El experimento podría arrojar luz sobre, digamos, fenómenos emergentes interesantes que ocurrirían si tuviera cientos de monopolos magnéticos interactuando entre sí. Pero cuando nunca hemos visto un solo monopolo magnético en el universo, este tipo de hechos no son terriblemente importantes para nuestra comprensión de los monopolos magnéticos (verdaderos).

Así que olvidemos los monopolos magnéticos (verdaderos) y veamos el sistema como interesante por derecho propio. ¿Que interesante? Hmm, realmente no lo sé. 😛

Los monopolos no se descubrieron como en “descubierto en la naturaleza”. Fueron descubiertos como “sintetizados” en base a un trabajo teórico que predijo que si observaba los vórtices en el Condensado Bose Einstein específico utilizado en el experimento, encontraría partículas / cuasipartículas que se comportaban como un monopolo magnético.

Por lo tanto, las partículas descubiertas son más exactamente análogos de un monopolo magnético natural.

Un monopolo magnético “real” requeriría una modificación de las ecuaciones de Maxwell (necesitaría el análogo de la ley de Coloumb para imanes) y según Paul Dirac, la existencia de un solo monopolo magnético en la naturaleza explicaría la cuantificación de la carga eléctrica. No hace falta decir que encontrar un monopolo real sería bastante innovador [1]

Para responder a la pregunta, la importancia del trabajo se deriva de lo innovador que sería encontrar un monopolo magnético natural y de lo difícil que ha sido encontrarlo. El trabajo brinda a los físicos la oportunidad de estudiar monopolos en entornos cuánticos controlados y probar predicciones teóricas en el laboratorio y tal vez obtener información sobre cómo detectar monopolos naturales.

[1] Muchos teóricos creen que existe a pesar del hecho de que nunca se ha observado.

Hay dos usos del término monopolos magnéticos en la física de hoy. El primero es el que estás pensando: una partícula cargada magnéticamente bajo electrodinámica. El descubrimiento de tal partícula sería innovador y sorprendente. Dirac se dio cuenta por primera vez de que existían, sin embargo, ‘t Hooft y Polyakov descubrieron cómo surgirían en la teoría estándar del campo cuántico.

Una vez que ‘t Hooft y Polyakov mostraron cómo hacer monopolos magnéticos en electrodinámica, se generalizó de inmediato a una definición más matemática de lo que es un monopolar.

Este artículo muestra cómo construir un ejemplo de este tipo más general de monopolo. Es genial, pero no tan revolucionario como el descubrimiento del primer tipo de monopolo.

Por ejemplo, el verdadero monopolo puede catalizar la descomposición de protones. Si realmente pudiéramos hacer estos monopolos, podríamos hacer un nuevo tipo de generador de energía que convierta la materia ordinaria en energía pura, liberando toda esta energía unida a la energía potencial de la masa en reposo.

No hace falta decir que este documento no resolverá el problema de la energía, pero podría tener aplicaciones en la computación cuántica, así como solo interés por sí mismo.

Finalmente, debo decir que no he examinado cuidadosamente este documento y estoy asumiendo que el arbitraje de Nature hizo su trabajo.