L'étonnante similitude entre les lois physiques décrivant les phénomènes électriques et celles décrivant les phénomènes magnétiques est connue depuis le XIXe siècle. Cependant, il manquait une pièce qui rendrait les deux parfaitement symétriques :les monopôles magnétiques. Alors que les monopôles magnétiques sous forme de particules élémentaires restent insaisissables, il y a eu quelques succès récents dans l'ingénierie d'objets qui se comportent efficacement comme des monopôles magnétiques. Maintenant, Des scientifiques de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (IST Austria) ont montré qu'il existe un moyen beaucoup plus simple d'observer de tels monopôles magnétiques :ils ont démontré que les gouttelettes d'hélium superfluide agissent comme des monopôles magnétiques du point de vue des molécules qui y sont immergées. De telles gouttelettes sont étudiées depuis des décennies, mais jusqu'à maintenant, cette caractéristique fascinante était passée totalement inaperçue.

Lorsque vous travaillez avec une charge électrique, il est facile de séparer les pôles positif et négatif. L'électron chargé négativement représente un pôle négatif, le proton chargé positivement est le pôle opposé (positif), et chacun est une particule individuelle qui peut être séparée de l'autre. Avec des aimants, il semblait qu'ils aient toujours deux pôles impossibles à séparer - couper un aimant dipolaire en deux, et vous vous retrouverez avec deux aimants dipolaires, coupez-les à nouveau et vous obtiendrez juste des aimants dipolaires encore plus petits, mais vous ne pourrez pas séparer le pôle nord du pôle sud.

Interpellé par ce puzzle, les scientifiques ont réussi à construire des systèmes qui agissent effectivement comme des monopôles magnétiques :certaines structures cristallines ont été conçues pour se comporter comme des monopôles magnétiques. Mais maintenant, une équipe interdisciplinaire composée de physiciens théoriciens et d'un mathématicien a découvert que ce phénomène se produit également dans des systèmes moléculaires qui n'ont pas besoin d'être conçus à cet effet mais qui sont connus depuis longtemps.

Des gouttes d'hélium superfluide de taille nanométrique dans lesquelles sont immergées des molécules sont étudiées depuis plusieurs décennies déjà, et c'est l'un des systèmes qui intéresse particulièrement le professeur Mikhail Lemeshko et le post-doctorant Enderalp Yakaboylu. Auparavant, Le professeur Lemeshko a proposé une nouvelle quasiparticule qui simplifie considérablement la description mathématique de telles molécules en rotation, et plus tôt cette année, il a montré que cette quasiparticule, l'angulon, peut expliquer des observations qui ont été recueillies sur 20 ans. Enderalp Yakaboylu a en outre utilisé l'angulon pour prédire des propriétés jusque-là inconnues de ces systèmes. La découverte de la propriété dans les gouttelettes d'hélium superfluide qu'ils rapportent maintenant, cependant, est venu à l'improviste - et seulement après avoir échangé des idées avec le mathématicien Andreas Deuchert, qui dit, "Ce fut une surprise pour nous tous de voir cette caractéristique émerger dans les équations." Dans un institut fortement interdisciplinaire comme IST Austria, de telles collaborations ne sont pas inhabituelles, et l'interaction entre les groupes de recherche de différents domaines est favorisée.

« Dans les autres expériences, ils ont conçu un système pour devenir un monopole. Ici, C'est dans l'autre sens, " dit Enderalp Yakaboylu. " Le système était bien connu. Les gens étudient les molécules en rotation depuis longtemps, et ce n'est qu'après que nous avons réalisé que les monopôles magnétiques avaient été là tout le temps. C'est un point de vue complètement différent."

Selon les chercheurs, la découverte ouvre de nouvelles possibilités pour l'étude des monopôles magnétiques. En particulier, l'apparition d'un monopôle magnétique dans les gouttelettes d'hélium superfluide est très différente de l'autre, déjà étudié, systèmes. "La différence est que nous avons affaire à un solvant chimique. Nos monopôles magnétiques se forment dans un fluide plutôt que dans un cristal solide, et vous pouvez utiliser ce système pour étudier plus facilement les monopôles magnétiques, " explique le professeur Mikhail Lemeshko.