Nel 1931 il fisico britannico Paul Dirac aveva ipotizzato l’esistenza del monopolo magnetico, ossia una particella costituita da un solo polo magnetico e dunque dalla carica magnetica netta. Per la teoria delle stringhe, l’esistenza di una tale particella sarebbe fondamentale, eppure fino a qualche anno fa non erano mai state prodotte prove convincenti su questa possibilità.
Dirac riuscì soltanto a rappresentare il monopolo magnetico da un punto di vista teorico. Ma sotto sotto era persuaso che in natura non potesse esistere nulla di simile. In realtà, la fisica non ha ancora scoperto una simile particella. Ma qualche anno fa, dei ricercatori dell’Amherst College (USA) sono riusciti a creare un suo equivalente…
La ricerca del monopolo magnetico
Alcuni lo chiamano il Santo Graal della fisica quantistica. E in effetti l’esistenza di un monopolo magnetico risolverebbe molte questioni ancora non chiare. A partire dalla palese asimmetria che notiamo fra fenomeni elettrici e magnetici. Come sappiamo, nelle cariche elettriche possiamo separare il negativo dal positivo, come elettroni e protoni. Nel magnetismo, invece, ciò ci è impossibile. Il Nord e il Sud restano dipendenti l’uno dall’altro, dunque inseparabili. Se spezziamo in due un ago magnetico, otteniamo un altro ago magnetico in miniatura.
A inizio Novecento, invece, il fisico Dirac aveva immaginato di poter isolare un solo polo magnetico. E dopo di lui alcuni modelli teorici sono riusciti a sistemare da un punto di vista concettuale e matematico la possibilità di esistenza di un monopolo magnetico. Tuttavia la presenza di questa particella non è mai stata verificata sperimentalmente. Per Dirac il monopolo magnetico poteva sorgere da fenomeni di quantizzazione della carica elettrica. E una cosa del genere avrebbe senso nel contesto della teoria delle superstringhe.
La creazione di una particella magnetica a unica carica
Intorno all’inizio degli anni ’00, la fisica pensò di poter sfruttare il condensato di Bose-Einstein (BEC), ovvero un insieme di atomi o altre particelle a spin intero, denominate bosoni. Portando questi bosoni a temperature vicinissime allo zero assoluto, in teoria, potrebbe essere possibile dar vita a un monopolo. In queste condizioni, infatti, le particelle componenti hanno tutte la stessa energia, e sono praticamente indistinguibili l’una dall’altra, ma conservano un proprio stato di spin, che i ricercatori possono manipolare applicando un campo magnetico dall’esterno.
Nel 2009 dei fisici del Politecnico di Helsinki dimostrarono che la manipolazione era possibile in condizioni di vortice. Poi nel 2014, dei ricercatori dell’Amherst College hanno provato a usare un BEC composto da atomi di rubidio immerso in un campo magnetico prodotto da quattro diverse serie di bobine. E pare che siano riusciti a ottenere una sottospecie di monopolo magnetico. Insomma, anche se non esiste in natura (o non è stato riconosciuto), questo monopolo è possibile in laboratorio.
