У шотландцев есть Лох-Несское чудовище, у Провансальцев – Arlйsienne, а у физиков – магнитный монополь. Это неуловимая частица, которую никто никогда не видел и которая снова привлекает внимание благодаря теориям и экспериментам: в 1894, 1931, 1975, 1982 гг… и теперь в XXI-ом веке, в Японии и в России. В двух лабораториях проводятся значительные, но столь же отвлеченные эксперименты, как и предшествующие. Первая группа – в Цукубе, зарегистрировала «след» удивительного монополя в металлическом кристалле, что хорошо известно всем специалистам по микроэлектронике, которые ничего подобного ранее не видели. Вторая – в Москве, подозревает влияние невидимой руки призрачной частицы в мини-взрывах, имеющих отношение скорее к алхимии, чем к классической химии. В обоих случаях проблема состоит в том, что монополь ставит больше вопросов, чем помогает решить.

Именно глубокая потребность в гармонии создает у физиков влечение к этой странной бестии. Они говорят, что без нее природа уродлива. И они замечают, что электричество и магнетизм, объединенные уравнениями Максвелла с XIX-ого века, не ведут себя абсолютно симметричным образом. Конечно, и электричество и магнетизм – это поля. Конечно, напряженности обоих полей меняются по закону обратного квадрата расстояния. Конечно, одно поле является источником другого и наоборот. Электрический ток, циркулирующей в катушке создает магнитное поле. И наоборот, в динамо изменение магнитного поля создает электрический ток. Но, в то время как существуют свободные электрические заряды – электроны, никто никогда не наблюдал свободного магнитного заряда – монополя. Что бы вы ни предприняли, полюса всегда остаются диполями, то есть перемещаются парой: север и юг, как в магнитах или в компасах. Ломайте магнит на два, у вас получится два магнита и никогда не получится двух отделенных монополей (см. рис.)! Даже при расщеплении до атомов, поле останется дипольным и не станет монопольным.

«Когда вы смотрите на уравнения Максвелла, у вас есть только одно желание, это симметризовать их» – замечает Жорж Лошак, духовный наследник Луи де Бройля, сегодня на пенсии, основатель дискуссионной теории монополя (см. вставку). «Максвелл принялся бы за это, если бы у него не было достаточного количества забот с электронным этапом его уравнений» – шутит физик. Пьер Кюри, Поль Дирак, Герардус т’Хоофт (Нобелевская премия по физике в 1999) упражнялись, вместе с другими большими умами, в восстановлении гармонии (читайте примечания в конце статьи).

И каждый раз, появляются новые проблемы. Таким образом, монополь Дирака, который объясняет величину электрона, противоречит уравнениям Максвелла. Последние требуют, чтобы в любую замкнутую поверхность входило бы столько же силовых линий магнитного поля, сколько их из нее выходит. Итак, в гипотезе Дирака, очевидно, все линии уходят или все возвращаются... Что касается второй модели монополя, введенной теориями Великого Объединения, стремящимися объединить основные взаимодействия – это всепоглощающая частица: слишком тяжелая, их слишком большое количество (см. вставку), их плотность больше плотности Вселенной, что по-видимому является неприятностью. К счастью, теоретики не испытывают нехватку в ресурсах. В 1973, парадокс монополя Дирака был разрешен математически Тай Цун Ву и Чен Нинг Янгом. Что касается второго монополя, его спасла гипотеза растущей Вселенной: фаза быстрого расширения, которую возможно испытала Вселенная сразу после Большого Взрыва, разделила вещество и монополи!

Монополь был перед их носом, но они его не увидели! Группа, которой руководит Токура Йошинори, в национальном Институте науки и передовых технологий Цукуба (Япония), поразила весь мир сообщением в октябре 2003 об обнаружении следа монополя в кристалле. Более точно, в магнитном металлическом кристалле, называемом стронций-рутенивая окись (SrRuO₃), известным с его практической стороны в качестве электрода в микроэлектронных компонентах. В дальнейшем, он используется также в привилегированной области наблюдения – «Arlйsienne» физиков (поиск монополя). Рассчитывая точно внутреннюю энергетическую структуру замечательного SrRuO₃, японская команда «увидела» монополь и, главное, измерила его воздействие. Необычное поведение кристалла, наблюдаемое экспериментально, полностью согласуется с их теорией, в которой фигурирует монополь. Наоборот, если каким-либо способом изменена структура кристалла, то проявление монополя меняется. Кроме того, благодаря своему магическому кристаллу, исследователи убили одним выстрелом двух зайцев! Они не только сумели обнаружить предмет, измучивший уже целый век, но их исследование имеет хороший шанс разрешить спор о происхождении явления «аномального эффекта Холла», которому 50 лет (читайте вставку). Славный результат!

Аномальный эффект Холла появляется для магнитных материалов. Таких например, как железо или окись SrRuO₃, использованная японской группой для наблюдения магнитного монополя. Уже 50 лет, физики колеблются в точном объяснении этого эффекта. Вызван ли он внутренней структурой материала, или на него оказывают влияние дефекты кристалла? Исследователи Цукубского университета склоняются к первому объяснению.

Монополь чуть не взрывает одну из лабораторий Курчатовского института, в Москве. Это является еще только гипотезой, но исследователи не нашли другого объяснения чтобы интерпретировать множество странных результатов. Уже приблизительно пять лет, они взрывают электроды из титановой фольги под действием электрического импульса 5000 вольт, длительностью в сотню микросекунд. Каждый раз, мини шаровая молния появляется над установкой. Другая неожиданность – внутри пробирок возникает странная алхимия: наиболее распространенный в природе изотоп титана (48 нуклонов) уменьшается приблизительно на 10% – количество, на которое увеличивается его более редкие изотопы (47, 49 или 50 нуклонов). Обнаружены примеси, а именно алюминий и железо… Все это без излучения нейтронов или гамма-лучей. Речь действительно шла о трансформации… Последняя (?) странность – неизвестное физикам излучение: на фотографических пластинах регистрируются треки частиц на расстоянии двух метров от установки. Не следует забывать, что однажды, в то время как вода, в которую погружаются электроды, была заменена маслом, взрыв был такой силы, что мог оказаться катастрофой... Если этого не достаточно, в течение другого опыта, добавление соли урана, спровоцировало новую неожиданность: 235 изотоп, очень редкий, увеличился приблизительно на 20%! Это приближается к ереси. Если не считать того, что группа Леонида Уруцкоева не является единственной, которая сделала эти удивительные наблюдения. В России, три группы получили подобные результаты.

 

Тройной эффект

И монополь во всем этом? Согласно физикам, он мог бы быть в центре тайны: это он мог бы быть ответственным за сильные магнитные поля, необходимые для реакций трансформации. Для теоретиков русской группы, граница между ядерной и электронной физикой тоньше, чем принято думать. Сильные изменения, произведенные, например, большим магнитным полем, внутри электронной оболочки атома могли бы оказать влияние на его ядро из протонов и нейтронов и повлиять на радиоактивность. Мы (французы – пер.) не достигли большего, если не считать теоретических размышлений. Обсуждаемое магнитное поле составило бы 100 000 тесла, что в 10 000 раз больше, чем поле сверхпроводящих магнитов будущего ускорителя частиц LHC, в Женеве. Только монополь мог бы выступить в этой весовой категории.

В начале, русские исследователи обратились к тяжелым монополям, несмотря на то, что имеющиеся энергетические ресурсы им казались несовместимыми с огромной массой монополя. Но затем они встретили в литературе другой монополь, более легкий и главным образом более естественный, предложенный Жоржем Лошаком в 1956.

«Русские в это верят теперь больше меня!» – улыбается французский физик, который присутствовал при этих экспериментах и остается под впечатлением результатов. Магнитный монополь, неклассическая теория, низкоэнергетическая трансформация, обогащение урана… – список «революций» или ереси длинен. Имеется впечатляющее количество данных и, по крайней мере, столько же вопросов. Пока же монополь все убегает... Давид Ляруссери   В Японии, монополь зарегистрирован как очень узкий центральный пик в энергетическом распределении кристалла.