A semelhança surpreendente entre as leis físicas que descrevem os fenômenos elétricos e aquelas que descrevem os fenômenos magnéticos é conhecida desde o século XIX. Contudo, faltava uma peça que tornasse os dois perfeitamente simétricos:monopolos magnéticos. Embora os monopólos magnéticos na forma de partículas elementares permaneçam elusivos, houve alguns sucessos recentes em objetos de engenharia que se comportam efetivamente como monopólos magnéticos. Agora, cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (IST Áustria) demonstraram que existe uma maneira muito mais simples de observar esses monopólos magnéticos:eles demonstraram que as gotículas de hélio superfluido atuam como monopólos magnéticos da perspectiva das moléculas que estão imersas nelas. Essas gotículas têm sido estudadas há décadas, mas até agora, essa característica fascinante passou totalmente despercebida.

Ao trabalhar com carga elétrica, é fácil separar os pólos positivo e negativo. O elétron carregado negativamente representa um pólo negativo, o próton carregado positivamente é o pólo oposto (positivo), e cada um é uma partícula individual que pode ser separada da outra. Com ímãs, parecia que eles sempre têm dois pólos que são impossíveis de separar - corte um ímã dipolo pela metade, e você vai acabar com dois ímãs dipolo, corte-os novamente e você obterá ímãs dipolares ainda menores, mas você não será capaz de separar o pólo norte do pólo sul.

Desafiado por este quebra-cabeça, os cientistas construíram com sucesso sistemas que atuam efetivamente como monopólos magnéticos:certas estruturas cristalinas foram feitas para se comportar como monopólos magnéticos. Mas agora, uma equipe interdisciplinar composta por físicos teóricos e um matemático descobriu que esse fenômeno também ocorre em sistemas moleculares que não precisam ser projetados para esse fim, mas que são conhecidos há muito tempo.

Gotas nanométricas de hélio superfluido com moléculas imersas nelas já foram estudadas há várias décadas, e é um dos sistemas em que o professor Mikhail Lemeshko e o pós-doutorado Enderalp Yakaboylu estão particularmente interessados. Anteriormente, O professor Lemeshko propôs uma nova quasipartícula que simplifica drasticamente a descrição matemática de tais moléculas rotativas, e no início deste ano ele mostrou que esta quasipartícula, o angulon, pode explicar as observações que foram coletadas ao longo de 20 anos. Além disso, Enderalp Yakaboylu usou o angulon para prever propriedades até então desconhecidas desses sistemas. A descoberta da propriedade em gotículas de hélio superfluido que eles agora relatam, Contudo, veio inesperadamente - e só depois de trocarem ideias com o matemático Andreas Deuchert, quem diz, "Foi uma surpresa para todos nós ver essa característica emergir nas equações." Em um instituto fortemente interdisciplinar como o IST Áustria, tais colaborações não são incomuns, e a interação entre grupos de pesquisa de diferentes campos é estimulada.

"Nos outros experimentos, eles projetaram um sistema para se tornar um monopolo. Aqui, é o contrário, “Enderalp Yakaboylu diz.“ O sistema era bem conhecido. As pessoas estudam as moléculas giratórias há muito tempo, e só depois percebemos que os monopólos magnéticos estiveram lá o tempo todo. Este é um ponto de vista completamente diferente. "

De acordo com os pesquisadores, a descoberta abre novas possibilidades para estudar monopólos magnéticos. Em particular, o aparecimento de um monopolo magnético em gotículas de hélio superfluido é muito diferente do outro, previamente estudado, sistemas. "A diferença é que estamos lidando com um solvente químico. Nossos monopólos magnéticos se formam em um fluido, e não em um cristal sólido, e você pode usar este sistema para estudar monopólos magnéticos com mais facilidade, "Professor Mikhail Lemeshko explica.