Il nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, ha utilizzato un simulatore quantistico per creare un sistema di monopoli artificiali. È stato quindi osservato che questi monopoli decadevano in modo coerente con il comportamento previsto. Ciò fornisce una forte prova a sostegno della teoria secondo cui i monopoli decadono emettendo coppie di particelle chiamate dioni.
La scoperta rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione dei monopoli e potrebbe avere implicazioni per la nostra comprensione di altre particelle fondamentali, come quark e gluoni. Si aprono inoltre nuove possibilità per esplorare le proprietà della materia a temperature e densità molto elevate, dove si pensa che esistessero dei monopoli nell’universo primordiale.
La teoria del decadimento del monopolo fu proposta per la prima volta da Gerard 't Hooft e Alexander Polyakov nel 1974. Sostenevano che i monopoli potrebbero decadere emettendo coppie di dioni, che sono particelle che trasportano sia cariche magnetiche che elettriche.
Il processo di decadimento può essere visualizzato come segue:
- Un monopolo emette una coppia di dioni virtuale, composta da un dione con carica magnetica positiva e un dione con carica magnetica negativa.
- La coppia dion allora si separa e si allontana dal monopolo.
- Il dyon positivo e il dyon negativo alla fine si annichilano a vicenda, rilasciando energia sotto forma di fotoni.
La velocità con cui decadono i monopoli dipende dalla loro massa e dall’intensità del campo magnetico in cui si trovano. I monopoli più pesanti decadono più lentamente di quelli più leggeri, e i monopoli in campi magnetici più forti decadono più lentamente dei monopoli in campi magnetici più deboli.
Il nuovo studio ha utilizzato un simulatore quantistico per creare un sistema di monopoli artificiali. Il simulatore quantistico era un gas atomico freddo intrappolato in un campo magnetico. Gli atomi nel gas venivano usati per rappresentare i monopoli e il campo magnetico veniva usato per controllare la forza delle interazioni magnetiche tra i monopoli.
I ricercatori hanno osservato il decadimento dei monopoli artificiali misurando il numero di dioni emessi. Hanno scoperto che il tasso di decadimento era coerente con il comportamento previsto dalla teoria di 't Hooft-Polyakov. Ciò fornisce una forte prova a favore della teoria secondo cui i monopoli decadono emettendo coppie di dioni.
La scoperta del decadimento del monopolo ha diverse implicazioni per la nostra comprensione della fisica fondamentale:
- Fornisce la verifica sperimentale di una teoria vecchia di decenni, che supporta l'idea che esistano i monopoli.
- Apre nuove possibilità per esplorare le proprietà della materia a temperature e densità molto elevate, dove si pensa che esistessero dei monopoli nell'universo primordiale.
- Potrebbe avere implicazioni per la nostra comprensione di altre particelle fondamentali, come quark e gluoni.
La scoperta rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione dei monopoli e potrebbe portare a nuove conoscenze sulla natura fondamentale della materia e dell’universo.
