Monopolo magnético

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El monopolo magnético es una idea planteada por Paul Dirac en 1931 para establecer una simetría entre el campo eléctrico y el campo magnético en las Ecuaciones de Maxwell.

Un campo magnético tiene siempre asociados dos polos magnéticos (norte y sur), al igual que un imán. Si se corta un imán en dos partes, cada una tendrá a su vez dos polos magnéticos. Si se sigue el proceso hasta tener únicamente un electrón girando en una órbita, el campo magnético que genera tiene, también, dos polos.

[editar] Definición

Un monopolo magnético sería una partícula que tendría únicamente un polo magnético (norte o sur). Teóricamente, nada impediría la existencia del monopolo magnético; incluso, su existencia se hace necesaria en algunas teorías de la creación del Universo. No obstante, esto no significa que existan, pues hasta ahora todos los intentos de crear un monopolo magnético en aceleradores de partículas han sido infructuosos.

Aplicando la ley de Gauss a los campos magnéticos se obtiene:

$oint vec B(vec r)cdot dvec S = 0$

$nabla cdot vec B = 0$

Esta ecuación indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. Esto expresa que sobre una superficie cerrada, sea cual sea ésta, no seremos capaces de encerrar una fuente o sumidero de campo. Por lo que una supuesta partícula que emite un campo magnético B dentro de una superficie cerrada, tiene un flujo magnético a través de esa superficie igual a cero ya que entran en esa superficie tantas líneas de campo magnético como salen por la presencia de dipolos magnéticos.

Así pues, esto expresa la no existencia del monopolo magnético. Si en algún momento se demuestra que esta integral tiene un valor distinto de cero, se demostrará la existencia de monopolos magnéticos, y la Ley de Gauss para el campo magnético debería modificarse para adoptar la forma:

$nabla cdot vec B = rho_m$

donde $? m$ correspondería a la densidad de monopolos magnéticos. Esta densidad de carga lleva aparejada una densidad de corriente $vec J_m$ , la cual obliga a modificar la ley de Faraday, que pasaría a escribirse como

$nabla times vec E = -frac{partial vec B}{partial t} -vec J_m$

Asimismo, habría que ampliar la expresión de la Ley de Fuerza de Lorentz, para incluir la fuerza sobre cargas magnéticas

$vec F = q(vec E + vec v timesvec B) +q_m (vec H-vec vtimesvec D)$

con $vec H=vec B/mu_0$ y $vec D = varepsilon_0vec E$ el campo magnético y el desplazamiento eléctrico en el vacío.

[editar] Hallazgos

En 1974 los físicos Geradt Hooft y Alexandr Poliakov mostraron independientemente que de las teorías de campo unificadas podía deducirse que los monopolos magnéticos debían existir, y que tienen una masa muy grande (varios trillones de veces mayor que la masa del protón) aunque serían más pequeños que un protón.

De las teorías del Big Bang se deduce que en los primeros momentos del Universo (en los primeros 10^-34 segundos) debieron formarse monopolos magnéticos en grandes cantidades, los cuales se aniquilaron poco después y sólo sobrevivió un cierto número.

Un experimento realizado en la Universidad de Stanford por Blas Cabrera, un hijo de Nicolás Cabrera y nieto de Blas Cabrera, basado en una bobina superconductora mantenida cerca del cero absoluto aparentemente logró detectar la pasada fortuita de un monopolo magnético el dia 14 de febrero de 1982 a la 1:53.^[1] Sin embargo, no se ha podido repetir la medición. Esto puede deberse a la bajísima probabilidad de encontrar uno por puro azar.

[editar] Referencias

? “Evidence for the Detection of a Moving Magnetic Monopole”, P.B. Price, et al., Physical. Review. Letters, Vol. 35 (1975)