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Magnetische Monopole : Ein Naturrätsel zum Greifen nahe

Eine Supernova, ein schwarzes Loch? Nichts dergleichen. Hinter der künstlerischen Darstellung verbirgt sich ein magnetischer Monopol. Bild: Heikka Valja

Bislang hat sie noch niemand in der Natur beobachtet. Dabei spricht physikalisch nichts dagegen, dass magnetische Monopole existieren. Im Labor hat man jetzt ein Teilchen erzeugt, das eine Art magnetische Ladung trägt.

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          Sie zählen zu den  kuriosesten Objekte der physikalischen  Welt: die magnetischen Monopole. Theoretisch durchaus möglich, hat man Derartiges bisher in der Natur aber noch nicht beobachtet. Trennt man einen Stabmagneten in der Mitte durch, erhält man keinen isolierten Nord- und Südpol, sondern wieder zwei kleine komplette Magnete. Nord- und Südpol scheinen - anders als elektrisch positive und negative Ladungen unzertrennlich zu sein. Warum das so ist, blieb bisher ein große Rätsel.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Der britische Physiker Paul Dirac hatte 1931 gezeigt, dass magnetische Monopole, wenn sie existierten, keine der Grundprinzipien der Quantenphysik verletzen würden. Im Gegenteil mit den Monopolen könnte man sogar erklären, warum die elektrische Ladung nur in ganzzahligen Vielfachen der Elementarladung in Erscheinung tritt. Würde es den magnetische Monopol als Teilchen geben, wäre er gewissermaßen der Träger einer magnetischen Ladung.

          Den Monopolen auf der Spur

          Vor einigen  Jahren haben einige Forschergruppen  in exotischen Kristallen Anregungszustände beobachtet, die sich ansatzweise wie magnetische Monopole verhalten.  Allerdings können dies Strukturen nur paarweise, aber nicht einzeln auftreten, so dass sie nicht als freie Teilchen existieren.

          Nun haben amerikanische Physiker magnetische Monopole im Labor erzeugt - in einem Quantengas aus fast 200 000 Rubidumatomen, die sie bis an den absoluten Nullpunkt kühlten. In diesem Bose-Einstein-Kondensat dominiert die Wellennatur der Atome, wodurch es bisweilen zu ungewöhnlichen quantenphysikalischen Phänomenen kommt.

          Verräterischer  Punkt im Wirbel

          David Hall vom Amherst College in Massachusetts und seine Kollegen setzten die Atome einem Magnetfeld aus, woraufhin sie kollektiv im Kreis zu wirbeln begannen. In der Mitte formte sich eine winzige dunkle Stelle, an der sich offenkundig keine Teilchen befanden. Von dort aus liefen die Magnetfeldlinien jedoch seltsam radial nach außen - ein Feldverlauf, wie man ihn bei magnetischen Monopolen erwarten würde, wie Hall und seine Kollegen in der Zeitschrift „Nature“ berichten

          Ein echter magnetischer Monopol sei das aber dennoch, schreibt Lindsay LeBlanc von der University of Alberta in einem Begleitkommentar.  Die Forscher um Hall hätten nur mit ultrakalten Atomen eine Umgebung geschaffen, die das radiale  Magnetfeld eines Monopols imitiert. Dennoch ist es Dank der Arbeiten nun erstmals möglich, die Eigenschaften der magnetischen Exoten experimentell zu studieren.

          Vielleicht wird man ja eines Tages ja wirklich einmal fündig?

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