La nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, a utilisé un simulateur quantique pour créer un système de monopôles artificiels. Il a ensuite été observé que ces monopôles se dégradaient d'une manière cohérente avec le comportement prédit. Cela fournit une preuve solide de la théorie selon laquelle les monopôles se désintègrent en émettant des paires de particules appelées dyons.
Cette découverte constitue une avancée significative dans notre compréhension des monopôles et pourrait avoir des implications sur notre compréhension d’autres particules fondamentales, telles que les quarks et les gluons. Cela ouvre également de nouvelles possibilités pour explorer les propriétés de la matière à des températures et des densités très élevées, là où l’on pense que des monopôles existaient dans l’univers primitif.
La théorie de la désintégration des monopôles a été proposée pour la première fois par Gerard 't Hooft et Alexander Polyakov en 1974. Ils ont soutenu que les monopôles pouvaient se désintégrer en émettant des paires de dyons, qui sont des particules portant à la fois des charges magnétiques et électriques.
Le processus de désintégration peut être visualisé comme suit :
- Un monopôle émet une paire de dyons virtuels, constitués d'un dyon à charge magnétique positive et d'un dyon à charge magnétique négative.
- Le couple dyon se sépare alors et s'éloigne du monopôle.
- Le dyon positif et le dyon négatif finissent par s'annihiler, libérant de l'énergie sous forme de photons.
La vitesse à laquelle les monopôles se désintègrent dépend de leur masse et de la force du champ magnétique dans lequel ils se trouvent. Les monopôles plus lourds se désintègrent plus lentement que les monopôles plus légers, et les monopôles dans des champs magnétiques plus forts se désintègrent plus lentement que les monopôles dans des champs magnétiques plus faibles.
La nouvelle étude a utilisé un simulateur quantique pour créer un système de monopôles artificiels. Le simulateur quantique était un gaz atomique froid piégé dans un champ magnétique. Les atomes présents dans le gaz étaient utilisés pour représenter les monopôles et le champ magnétique était utilisé pour contrôler la force des interactions magnétiques entre les monopôles.
Les chercheurs ont observé la dégradation des monopôles artificiels en mesurant le nombre de dyons émis. Ils ont constaté que le taux de désintégration était cohérent avec le comportement prévu par la théorie de 't Hooft-Polyakov. Cela fournit une preuve solide de la théorie selon laquelle les monopôles se désintègrent en émettant des paires de dyons.
La découverte de la désintégration monopôle a plusieurs implications pour notre compréhension de la physique fondamentale :
- Il fournit une vérification expérimentale d'une théorie vieille de plusieurs décennies, qui soutient l'idée de l'existence de monopoles.
- Cela ouvre de nouvelles possibilités pour explorer les propriétés de la matière à des températures et des densités très élevées, là où des monopôles auraient existé dans l'univers primitif.
- Cela pourrait avoir des implications sur notre compréhension d'autres particules fondamentales, telles que les quarks et les gluons.
Cette découverte constitue une avancée significative dans notre compréhension des monopôles et pourrait conduire à de nouvelles connaissances sur la nature fondamentale de la matière et de l’univers.
