Radio golven, microgolven en zelfs licht zelf zijn allemaal gemaakt van elektrische en magnetische velden. De klassieke theorie van elektromagnetisme werd in de jaren 1860 voltooid door James Clerk Maxwell. Destijds, Maxwells theorie was revolutionair, en bood een uniform kader om elektriciteit te begrijpen, magnetisme en optica. Nutsvoorzieningen, nieuw onderzoek onder leiding van LSU Department of Physics &Astronomy Assistant Professor Ivan Agullo, met collega's van de Universidad de Valencia, Spanje, bevordert de kennis van deze theorie. Hun recente ontdekkingen zijn gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Maxwells theorie vertoont een opmerkelijk kenmerk:ze blijft ongewijzigd onder de uitwisseling van de elektrische en magnetische velden, wanneer er geen ladingen en stromen zijn. Deze symmetrie wordt de elektrisch-magnetische dualiteit genoemd.

Echter, terwijl elektrische ladingen bestaan, magnetische ladingen zijn nog nooit in de natuur waargenomen. Als magnetische ladingen niet bestaan, de symmetrie kan ook niet bestaan. Dit mysterie heeft natuurkundigen gemotiveerd om te zoeken naar magnetische ladingen, of magnetische monopolen. Echter, niemand is succesvol geweest. Agullo en zijn collega's hebben misschien ontdekt waarom.

"Zwaartekracht bederft de symmetrie, ongeacht of er magnetische monopolen bestaan ​​of niet. Dit is schokkend. Het komt erop neer dat de symmetrie niet kan bestaan ​​in ons universum op het fundamentele niveau, omdat zwaartekracht overal is, ' zei Agullo.

Zwaartekracht, samen met kwantumeffecten, verstoort de elektrisch-magnetische dualiteit of symmetrie van het elektromagnetische veld.

Agullo en zijn collega's ontdekten dit door te kijken naar eerdere theorieën die dit fenomeen illustreren tussen andere soorten deeltjes in het universum, fermionen genoemd, en toegepast op fotonen in elektromagnetische velden.

"We hebben de theorie van het elektromagnetische veld kunnen schrijven op een manier die erg lijkt op de theorie van fermionen, en bewijs deze afwezigheid van symmetrie met behulp van krachtige technieken die zijn ontwikkeld voor fermionen, " hij zei.

Deze nieuwe ontdekking daagt veronderstellingen uit die van invloed kunnen zijn op ander onderzoek, waaronder de studie van de geboorte van het universum.

De oerknal

Satellieten verzamelen gegevens van de straling die wordt uitgezonden door de oerknal, die de kosmische microgolfachtergrond wordt genoemd, of CMB. Deze straling bevat waardevolle informatie over de geschiedenis van het heelal.

"Door de CMB te meten, krijgen we nauwkeurige informatie over hoe de oerknal is gebeurd, ' zei Agullo.

Wetenschappers die deze gegevens analyseren, hebben aangenomen dat de polarisatie van fotonen in de CMB niet wordt beïnvloed door het zwaartekrachtveld in het universum, wat alleen waar is als elektromagnetische symmetrie bestaat. Echter, aangezien deze nieuwe bevinding suggereert dat de symmetrie niet bestaat op het fundamentele niveau, de polarisatie van de CMB kan gedurende de kosmische evolutie veranderen. Wetenschappers moeten hier mogelijk rekening mee houden bij het analyseren van de gegevens. De focus van Agullo's huidige onderzoek ligt op hoeveel dit nieuwe effect is.