Bruger:Inc/Sandkasse

En magnetisk monopol er en hypotetisk partikel, der besidder en magnetisk ladning forskellig fra 0. Dvs. at den har enten en nord- eller en sydpol, men ikke begge dele. Ifølge blandt andet strengteori kan der godt eksistere magnetiske monopoler, men hidtil er en aldrig blevet fundet eller fremstillet dem.

Motivation

Den første grund til at forvente eksistensen af magnetiske monopoler er Maxwells ligninger, der beskriver klassisk elektromagnetisme. I vakuum er ligningerne er givet ved:

$\nabla \cdot {\vec {E}}=0$

$\nabla \cdot {\vec {B}}=0$

$\nabla \times {\vec {E}}=-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}$

$\nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial {\vec {E}}}{\partial t}}$

Det ses, at det elektriske felt ${\vec {E}}$ og magnetfeltet ${\vec {B}}$ følger næsten identiske love. Men når der er elektriske ladninger og strøm, skal disse tilføjes, hvilket fører til de komplette ligninger:

$\nabla \cdot {\vec {E}}={\frac {\rho _{e}}{\varepsilon _{0}}}$

$\nabla \cdot {\vec {B}}=0$

$\nabla \times {\vec {E}}=-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}$

$\nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {J}}_{e}+\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial {\vec {E}}}{\partial t}}$

De er nu tydeligt asymmetriske. Men hvis magnetiske monopoler - både en magnetisk ladningdensitet $\rho _{m}$ og en magnetisk strøm ${\vec {J}}_{m}$ - indføres, er symmetrien genskabt:

$\nabla \cdot {\vec {E}}={\frac {\rho _{e}}{\varepsilon _{0}}}$

$\nabla \cdot {\vec {B}}=\mu _{0}\rho _{m}$

$\nabla \times {\vec {E}}=\mu _{0}{\vec {J}}_{m}-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}}$

$\nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {J}}_{e}+\mu _{0}\varepsilon _{0}{\frac {\partial {\vec {E}}}{\partial t}}$

hvor $\mu _{0}$ får enhederne til at stemme.

Eksperimentel detektion

Den modificerede version af Maxwells ligninger kan bruges til at konstruere et simpelt eksperiment til at detektere magnetiske monopoler. Hvis en magnetisk ladning bevæger sig igennem en løkke af et ledende materiale, vil det skabe et elektrisk felt ind i