Impressie van de krachtvelden rond de monopool in het ijzige Finse atoomwolkje.
Impressie van de krachtvelden rond de monopool in het ijzige Finse atoomwolkje. © Mikko Mottonen / Aalto University

Losse magneetpool gevonden, maar niet de echte

Finse onderzoekers hebben een verschijnsel gevonden dat sprekend lijkt op het meestgezochte deeltje van het universum: de losse magneetpool.

Fysicus Mikko Möttönen van de Aalto universiteit in Finland had het zich al gerealiseerd. Gebruik in de kop van een wetenschappelijk artikel het woord 'monopool' en de wereldpers hangt aan de telefoon. Ook op zijn vrije eerste mei, de kinderen spelen op de achtergrond, wil hij best uitleggen in hoeverre zijn artikel van vrijdag in Science werkelijk iets te maken heeft met misschien wel het meestgezochte deeltje van het universum: de magnetische monopool.

Het korte antwoord is dat het gevonden effect geen echte magnetische monopool is. Möttönen: 'Als we die zouden hebben, stond ons artikel niet achterin Science, maar op de cover. Dat zou echt huge zijn'.

Wat de Finnen wel hebben gevonden is voor pooljagers niet zo spectaculair, maar wel degelijk een primeur voor de natuurkunde. Voor het eerst is een puntvormig magnetisch defect gevonden in een ijskoud atoomwolkje rubidium, een zogeheten Bose-Einsteincondensaat. Normaal zijn die lijnvormig.

Deeltjestheorie

Het bijzondere aan die primeur is dat de wiskundige vergelijkingen waarmee die vreemde toestand kan worden beschreven, erg lijkt op iets wat de Nederlandse Nobelprijswinnaar Gerard 't Hooft in 1974 opschreef in zijn deeltjestheorie.

Daarin vond ook hij de mogelijkheid van een puntvormige defect en hij realiseerde zich, tegelijk met de Russische theoreticus Alexander Polyakov, dat dat een losse magnetische pool was. Mogelijk, stelde de theoretici vast, waren die bij de oerknal zelfs massaal ontstaan en wemelde het huidige heelal nog steeds van de monopolen.

Een vinden zou spectaculair zijn. Onder normale omstandigheden lijkt magnetisme alleen te bestaan als er twee polen in het spel zijn: noord en zuid. Los komen die niet voor. Wie een staafmagneet doorknipt heeft weer twee nieuw staafmagneetjes in handen. En ook theoretici kijken reikhalzend uit naar de vondst van een echte monopool. Dat zou volgens een oude theorie van Paul Dirac namelijk in één klap verklaren waarom elektrische lading niet in iedere willekeurige grootte bestaat, maar altijd een veelvoud is van de lading van een elektron. Opmerkelijk is dat daarbij één monopool in het hele universum al volstaat.

Onvindbaar

Sinds de jaren zeventig is letterlijk in alle hoeken en gaten gezocht naar sporen van een magnetische monopool. In gesteenten van de maan en uit de aardse poolgebieden, in detectoren diep in het poolijs van Antarctica en in afgedankte delen van de grote deeltjesversnellers in Genève. Het resultaat is tot nog toe steeds nul, de monopool lijkt onvindbaar.

Vorig jaar publiceerde Möttönen een artikel in Nature dat, weer in zijn lab, het vreemde magneetveld van een monopool al nabootste. 'Critici waren teleurgesteld dat het niet the real thing was', zegt hij. 'Wat we nu hebben, komt er op papier al een stuk dichterbij.'