Può esistere un polo nord senza polo sud o viceversa? Secondo la fisica sì, anche se soltanto in linea teorica: Paul Dirac, uno dei fondatori della fisica quantistica, aveva ipotizzato l’esistenza del monopolo magnetico negli anni ’30 ma, da allora, le previsioni del suo modello non erano mai state verificate sperimentalmente. Adesso un gruppo di ricercatori sarebbe riuscito a creare, identificare e fotografare per la prima volta dei monopoli magnetici sintetici: l’esperimento, guidato da David S. Hall del dipartimento di fisica dell'Amherst College, nel Massachusetts, in collaborazione con Mikko Möttönen della finlandese Aalto University, è descritto nei dettagli in un articolo pubblicato da Nature.

La questione del monopolo ha da sempre destato molti interrogativi, anche tra quanti inseguivano questo “miraggio” attraverso i propri studi. Se, infatti, sappiamo che le cariche elettriche possono essere separate ed isolate (ottenendo un “più” o un “meno”, rispettivamente con un protone o un elettrone), lo stesso sembra non poter avvenire con le cariche magnetiche poiché qualunque divisione ripropone la polarizzazione nord-sud. Come riuscire a spiegare, dunque, la presenza del monopolo magnetico all’interno dei modelli teorici?

Il gruppo di Hall ha pensato di adottare un approccio innovativo, seguendo un percorso già sperimentato nel 2009 dai ricercatori finlandesi Möttönen e Pietilä che, in un paper apparso su Physical Review Letters, descrivevano nel dettaglio la possibilità di creare artificialmente dei monopoli magnetici all'interno di un campo magnetico artificiale generato da un condensato di Bose – Einstein, dove gli atomi sono a temperature bassissime, di pochi miliardesimi di grado superiori allo zero assoluto. Basandosi sulle precedenti conclusioni degli scienziati finlandesi, Hall e colleghi hanno manipolato opportunamente gli atomi imprimendo ad essi diversi spin. Le innumerevoli sfide tecniche poste dall'esperimento sono state infine premiate con le immagini che confermano la presenza di monopoli nella parte terminale dei piccolissimi vortici quantistici formatisi nel gas ultra-freddo.

I risultati proverebbero come le strutture immaginate da Dirac, ormai 85 anni fa, potrebbero esistere, anche se la presenza di monopoli magnetici in natura resta di fatto ancora non provata. Tuttavia questo straordinario traguardo aprirà la strada alla ricerca di particelle del genere in natura che, secondo gli studiosi, potrebbe portare anche a sviluppi straordinari, paragonabili a quelli seguiti alla scoperta dell'elettrone. Riassume così il professor Hall:

La creazione di un monopolo magnetico sintetico ci consente di indagare, con una comprensione senza precedenti, all'interno degli aspetti legati al monopolo magnetico naturale, sempre che esista realmente.

Del resto la conferma del modello teorico di Dirac fornirebbe anche delle chiavi fondamentali relative alla teoria delle stringhe e alla nascita dell'universo: insomma a questo piccolo passo effettuato nei laboratori di Amherst potrebbero seguire, in futuro, delle vere e proprie svolte all'interno della fisica quantistica.

[credit per la foto: Heikka Valja]