FizikaKvant

Monopollar: həqiqi maqnit qütbləri axtarışında

İkiyə bölünmüş maqnitin hər bir parçasında "şimal" və "cənub" qütbləri yaranır. Bəs maqniti ikiyə böldüyümüz zaman zərrəciklərdə - elektron və protonda iki ayrı müsbət və mənfi yük olduğu kimi hər maqnit parçasında “şimal” və cənub qütbü olsa?

Yazı başlıqları

  • Dirakdan gələcəyə: monopollar haqqında ilk fikirlər
  • Maqnit təkbuynuzu: Yalnız maqnit qütbləri mövcuddurmu?

Əgər bir maqnit götürsəniz və o maqniti iki yerə bölsəniz, əlinizdə olan hər iki parça özündə əvvəlki bütöv maqnit kimi “şimal” və “cənub” maqnit qütbləri ehtiva edəcək. Bunları yəqin ki hamımız məktəb bilgilərindən və ikiyə bölünmüş maqnitlə etdiyimiz “təcrübələrdən” bilirik. Amma əgər maqniti ikiyə böldüyümüz zaman zərrəciklərdə – elektron və protonda iki ayrı müsbət və mənfi yük olduğu kimi hər maqnit parçasında “şimal” və “cənub”  qütbü olsa? Yəni maqnit sahəsinin “şimal” və “cənub” adlı daşıyıcıları – monopollar olsa?

Bu nəzəri zərrəciklər fizikada maqnit monopolu adlanır və varlıqları bir sıra nəzəriyyə ilə təxmin edilir. Elektron kimi maqnit monopolunun da fundamental zərrəcik olduğu düşünülür.Təssüf olsun ki, bu günə qədər kimsə bu zərrəcikləri birbaşa və ya dolayı yolla müçahidə edə bilməyib, amma bəzi fiziklər (hətta çoxu da deyə bilərik) düşünür ki, maqnit monopolu böyük ehtimalla mövcuddur.

Maqnit və elektrik qüvvələri tamamilə eyni qüvvələrdir. Əgər maqnit monopollar varsa, hər şey simmetrik olacaq. Bu hissəciyin mövcud olmasına inanmağa insanı simmetriyanın gözəlliyi həvəsləndirir.

Monopollar: həqiqi maqnit qütbləri axtarışında

 

Dirakdan gələcəyə: monopollar haqqında ilk fikirlər

 

On doqquzuncu əsr fiziki Ceyms Maksvell bir çoxlarının araşdırmalarını birləşdirərək ortaya qoydu ki, elektrizm və maqnetizm bir fərqli şeyin iki aspektidir: Elektromaqnit qarşılıqlı təsirin. Məşhur Mariya Kürinin həyat yoldaşı Pyer Küri isə 1849-cu ilə maqnit monopollarının var olduğunu bəyan etdi.

Ancaq Maksvellin tənliklərində elektrik və maqnit qüvvələri heç də eyni deyildi. Elektrik qüvvəsi müsbət və mənfi yüklərə malik idi. Maqnit qüvvəsi isə belə bir xüsusiyyətə malik deyildi. Maksvellin elektromaqnit tənlikləri elektrik və maqnit sahələrini bir-biri ilə əlaqələndirir. Bu tənliklər elektrik yüklərin varlığını ortaya qoysa da, maqnit yüklərin varlığı barədə tək kəliməə etmir. Lakin bu halda da bir istisna mövcuddur, bu da tənliklərin eletrik və maqnit sahələrinin dəyişdiyi zaman simmetrik xüsusiyyətə sahib olmasıdır. Simmetrik Maksvell tənlikləri bütün yüklər sıfıra bərabər olduğunda tətbiq edilə bilər və əslində elə elektromaqnit dalğa funksiyası da bu şəkildə yaranır. Bu halda maqnit yük sıxlığı (ρm), maqnetik axın sıxlığı (jm) tənliklərdə özünə yer ala bilir. Amma ayrı qütblü monopollar olmadan Maksvellin nəzəriyyəsi tamamilə simmetriyasız olmurdu. Maksvell bunun fərqinə vardı, fikirləşdi və çatışmayan maqnit yükləri haqqında araşdırmalar etdi, yazdı, pozdu, tənliklər qurmağa çalışdı amma tənliklərin son versiyasında bu işdən əl çəkdi.

Kvant pioneri Pol Dirak 20-ci əsrin əvvəllərində monopol məşəlini havaya qaldırdı. Dirakın zamanına qədər fiziklər elektronları aşkar etmişdilər və qərara gəlmişdilər ki, onlar elektrik yükünün ən kiçik hissəsini daşıyan bölünməz zərrəciklərdir.

Dirak monopolun maqnit sahəsində elektronun hərəkətini hesabladı. O elektron və ya istənilən zərrəciyin dalğa kimi hərəkət etdiyini deyən kvant fizikasının qaydalarından istifadə etdi. Bu qaydalara görə əgər elektron hər hansı başqa bir zərrəciyin yaxınlarındadırsa (buna monopollar da daxildir), elektron dalğası mütləq bu zərrəcik ətrafında bir və ya bir neçə dairə çizməlidir. Başqa sözlə, dalğanın ən azı bir yalı və bir dabanı olmalıdır. Yarım yal və ya dörddə bir daban ola bilməz.

Protonun yaxınlığında olan bir elektron üçün bu kvant dalğası qaydası bir proton və bir elektrondan ibarət olan hidrogen atomunun udduğu və ayırdığı işığın rənglərini izah edir. Lakin Dirak kəşf etdi ki, elektron tərəfindən daşınan monopolun maqnetik yükünün və fundamental elektrik yükünün qiyməti tam ədəd olmadıqca elektron düzgün dalğa hərəkəti icra etməz. Bu, o mənaya gəlir ki, monopollar elektronlar kimi fundamental və bölünməz bir yük daşıyırlar. Fundamental elektrik yükünü daşıyan digər hissəciklər (protonlar, pozitronlar, muonlar və s.) də eyni qaydanı izləyəcək.

Monopollar: həqiqi maqnit qütbləri axtarışında

Maqnit təkbuynuzu: Yalnız maqnit qütbləri mövcuddurmu?

 

Dirakın kəşfi həqiqətən də məqbul bir arqumentdir: Əgər monopollar mövcudursa, onlar bir çox şeyi  izah edərdilər, amma onlar olmasa da çox şey dəyişməz.

Dirakdan bu yana bir çox nəzəriyyə maqnit monopolların varlığı haqqında öncədən proqnoz vermişdir. Böyük Birləşmiş Nəzəriyyələr monopolların protonlardan 10 kvadrilyon daha çox kütləyə sahib olduğunu təxmin edir.

Belə fundamental zərrəcikləri yaratmaq hazırda sahib olduğumuz zərrəcik sürətləndiricilərinə görə daha çox enerji tələb edir, ancaq bu enerji əlbəttə ki, kainatın başlanğıcında mövcud idi. Laura Patrizii  – İtaliya Milli İnstitutunun nüvə fiziki

Kosmik şüa detektorları hələ də bu gün havada qarşılıqlı təsidə olan monopolların izlərini axtarır. İtaliya, Gran Sassoda MAKRO adlı təcrübə həmçinin kainatın ilk anlarında ortaya çıxan antik monopolları axtarır və bizim hal-hazırda malik olduğumuz sərhədləri müəyyən edir.

Xoşbəxtlikdən sadəcə Patrizii, Teylor kimi alimlər və böyük birləmiş nəzəriyyələr monopolların varlığını proqnoz etmirlər. Başqa nəzəriyyələr kiçik kütləli monopolların Böyük Adron Kollayderində yaradıla bilinməsinn mümkünlüyünü irəli sürür. Dirakın original modeli qətiyyən monopollar üçün heç bir kütlə məhdudiyyəti müəyyən etmir. Bu o deməkdir ki, fiziklər hazırda mövcud olan nəzəriyyələrin varlığını irəli sürməyən monopolları belə tapa bilərlər.

Yuxarıda bəhs etdiyimiz iki alim də Böyük Adron Kollayderində ortaya çıxan monopolları müçahidə etməyə çalışırlar: Patrzii “MoEDAL” detektorundan istifadə edərək, Teylor da “ATLAS”dan istifadə edərək hədəflərinə çatmağa çalışırlar.

Mən şəxsən fikirləşirəm ki, monopolların varlığına inanmaq üçün bir çox səbəb var və biz sadəcə müşahidə etməyə davam etməliyik. Maqnit monopolları yəqin ki mənim ən sevdiyim zərrəciklərdir. Əgər biz maqnit monopolunu kəşf etsək (kəşf olunacaq), o Hiqqs zərrəciyi kimi dəyərə sahib olacaq. Teylor

 

 

Əgər məqalələrimizdə qrammatik və orfoqrafik xətalar varsa, lütfən, xətalı qismi işarələyib Ctrl+Enter klaviş kombinasiyasından istifadə edərək bizə bildirin.

İstinad
Symmetry Magazine
Etiketlər
Daha çoxu

Ilkin Jafarov

"Yaşıl Elm" elmi kütləvi platformasının qurucusu və baş redaktoruyam. "Eastern Mediterranean University"də Sənaye Mühəndisliyi üzrə ikinci təhsil alıram.

Bənzər yazılar

Rəy yazın

Buna da nəzər salın

Close
Close
%d bloggers like this:

Spelling error report

The following text will be sent to our editors: