13.01.2012
In der Arbeit [1], [2] berichten die Autoren über einen experimentellen Nachweis der Existenz von Paaren entgegengesetzter magnetischer Monopole in geeigneten Festkörpern bei hinreichend tiefer Temperatur. Die Paare sind dabei jeweils durch einen sog. DIRAC-String im Festkörper miteinander verbunden.
Wir wollen hier klären, ob damit die seit langem verfolgte Frage nach der Existenz von magnetischen Monopolen endgültig beantwortet ist.
Ein Dirac-String ist eine Anordnung der magnetischen Dipole (Elementarmagnete) der verwendeten Substanz, an deren Enden dann entgegengesetzte magnetische Monopole auftreten.
Das Potential eines an der Stelle y sitzenden, in Richtung des Einheitsvektors e orientierten Dipols ist
φy(x) = e ·∇y 1/|x − y| .
Derartige Dipole lassen sich zu Dirac-Strings zusammenfügen, indem man einen glatten Kurvenbogen Cab zwischen den Punkten a,b mit tangential gerichteten Dipolen konstanter Stärke belegt. Der dadurch enstandene Dirac-String hat das Potential:
Φ(x) = ∫Cab dy · ∇y 1/|x − y| = 1/|x − b| − 1/|x − a| .
Das ist das Potential zweier entgegengesetzter Monopole an Anfang und Ende der Integrationskurve Cab, bemerkenswerterweise unabhängig von dem Verlauf der Integrationskurve zwischen den Punkten a,b.
In der Besprechung [3] ist daher von "monopolähnlichen Quasiteilchen" die Rede, es handelt sich wegen der Bindung an den DIRAC-String zwischen den Punkten a und b, also an das materielle Substrat des Festkörpers, nur um unechte Monopole.
Der echte magnetische Monopol ist ein Monopol ohne angehefteten Dirac-String, und der war nicht Gegenstand der Untersuchung [1],[2].
[1] http://www.helmholtz-berlin.de/aktuell/pr/pm/pm-archiv/2009/pm-tennant-morris-monopole_de.html
[2] http://www.sciencemag.org/content/326/5951/411