De verbazingwekkende overeenkomst tussen de natuurkundige wetten die elektrische verschijnselen beschrijven en die welke magnetische verschijnselen beschrijven, is bekend sinds de 19e eeuw. Echter, er ontbrak een stuk dat de twee perfect symmetrisch zou maken:magnetische monopolen. Terwijl magnetische monopolen in de vorm van elementaire deeltjes ongrijpbaar blijven, er zijn enkele recente successen geboekt bij het construeren van objecten die zich effectief gedragen als magnetische monopolen. Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het Institute of Science and Technology Austria (IST Oostenrijk) hebben aangetoond dat er een veel eenvoudigere manier is om dergelijke magnetische monopolen te observeren:ze hebben aangetoond dat superfluïde heliumdruppels fungeren als magnetische monopolen vanuit het perspectief van moleculen die erin zijn ondergedompeld. Dergelijke druppeltjes worden al tientallen jaren bestudeerd, maar tot nu toe, deze fascinerende eigenschap was geheel onopgemerkt gebleven.

Bij het werken met elektrische lading, het is gemakkelijk om de positieve en negatieve polen te scheiden. Het negatief geladen elektron vertegenwoordigt een negatieve pool, het positief geladen proton is de tegenovergestelde (positieve) pool, en elk is een individueel deeltje dat van het andere kan worden gescheiden. Met magneten, het leek erop dat ze altijd twee polen hebben die onmogelijk van elkaar te scheiden zijn - snij een dipoolmagneet doormidden, en je krijgt twee dipoolmagneten, knip ze nog een keer en je krijgt gewoon nog kleinere dipoolmagneten, maar je zult het noorden niet van de zuidpool kunnen scheiden.

Uitgedaagd door deze puzzel, wetenschappers hebben met succes systemen geconstrueerd die effectief fungeren als magnetische monopolen:bepaalde kristalstructuren zijn gemaakt om zich als magnetische monopolen te gedragen. Maar nu, een interdisciplinair team bestaande uit theoretisch fysici en een wiskundige heeft ontdekt dat dit fenomeen ook voorkomt in moleculaire systemen die niet voor dit doel ontworpen hoeven te worden, maar die al lang bekend zijn.

Druppels superfluïde helium ter grootte van nanometers met daarin ondergedompelde moleculen worden al tientallen jaren bestudeerd. en het is een van de systemen waarin professor Mikhail Lemeshko en postdoc Enderalp Yakaboylu bijzonder geïnteresseerd zijn. Professor Lemeshko stelde een nieuw quasideeltje voor dat de wiskundige beschrijving van dergelijke roterende moleculen drastisch vereenvoudigt, en eerder dit jaar toonde hij aan dat dit quasi-deeltje, de angulon, kan waarnemingen verklaren die gedurende 20 jaar zijn verzameld. Enderalp Yakaboylu gebruikte bovendien de angulon om voorheen onbekende eigenschappen van deze systemen te voorspellen. De ontdekking van de eigenschap in supervloeibare heliumdruppeltjes die ze nu rapporteren, echter, kwam onverwacht - en pas nadat ze ideeën hadden uitgewisseld met wiskundige Andreas Deuchert, wie zegt, "Het was voor ons allemaal een verrassing om dit kenmerk in de vergelijkingen naar voren te zien komen." Bij een sterk interdisciplinair instituut als IST Austria, dergelijke samenwerkingen zijn niet ongebruikelijk, en interactie tussen onderzoeksgroepen van verschillende vakgebieden wordt bevorderd.

"Bij de andere experimenten ze ontwierpen een systeem om een ​​monopool te worden. Hier, het is andersom, Enderalp Yakaboylu zegt. "Het systeem was bekend. Mensen bestuderen al heel lang roterende moleculen, en pas daarna realiseerden we ons dat de magnetische monopolen er de hele tijd waren geweest. Dit is een heel ander gezichtspunt."

Volgens de onderzoekers is de ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor het bestuderen van magnetische monopolen. Vooral, het uiterlijk van een magnetische monopool in supervloeibare heliumdruppels is heel anders dan de andere, eerder gestudeerd, systemen. "Het verschil is dat we te maken hebben met een chemisch oplosmiddel. Onze magnetische monopolen vormen zich in een vloeistof in plaats van in een vast kristal, en je kunt dit systeem gebruiken om magnetische monopolen gemakkelijker te bestuderen, "Professor Mikhail Lemeshko legt uit.