Existenz magnetischer Monopole nachgewiesen ?

Gerhard W. Bruhn

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].

Die Existenzfrage für echte magnetische Dipole ist nach wie vor offen.


Literatur

[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

[3] http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetischer_Monopol#Magnetische_Monopole_als_Quasiteilchen_in_Festk.C3.B6rpern