Een recente kwantumontdekking heeft experimenteel bewijs geleverd voor een decennia-oude theorie over het vervalproces van hypothetische deeltjes die bekend staan ​​als monopolen. Monopolen, als ze bestaan, zouden één enkele magnetische pool hebben, in tegenstelling tot gewone magneten die zowel een noord- als een zuidpool hebben. Hun voorspelde bestaan ​​komt voort uit bepaalde grootse, verenigde theorieën die proberen de fundamentele krachten van de natuur te verenigen.

De theorie in kwestie, voorgesteld in de jaren zeventig door natuurkundigen Gerard 't Hooft en Alexander Polyakov, suggereert dat monopolen kunnen vervallen via een proces dat Schwinger-paarproductie wordt genoemd. In dit proces zorgt het sterke magnetische veld van een monopool voor de spontane creatie van een paar deeltjes – een elektron en een positron – uit het vacuüm. De monopool verliest daarbij energie, waardoor deze gaat uitstralen en uiteindelijk vergaat.

Om deze theorie te testen voerde een team van onderzoekers onder leiding van natuurkundigen van de University of California, Berkeley experimenten uit met behulp van gevangen ionen en kwantumsimulaties. Ze creëerden een kwantumsimulator die lijkt op het magnetische veld van een monopool door de interacties tussen individuele ionen nauwkeurig te controleren. Door de eigenschappen van de gevangen ionen te meten, observeerden ze patronen die consistent waren met het productieproces van het Schwinger-paar.

Deze experimentele verificatie markeert een aanzienlijke vooruitgang in ons begrip van het gedrag van monopolen, zij het in een gesimuleerde omgeving. Hoewel het bestaan ​​van monopolen tot nu toe niet experimenteel is bevestigd, versterkt deze kwantumontdekking het theoretische raamwerk rond hun veronderstelde eigenschappen en vervalmechanismen.

De bevindingen van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift 'Nature'. Het vermogen om het verval van monopolen in een gecontroleerde omgeving te bestuderen maakt de weg vrij voor verder onderzoek naar de fundamentele eigenschappen van magnetische ladingen en draagt ​​mogelijk bij aan grote uniforme theorieën die de wetten van de natuurkunde proberen te verenigen.