Monopole – Blektronen

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Maxwell-Gleichungen. Schon mal von gehört? Ziemlich krasser Scheiß, den sich der Herr von und zu Maxwell da im 19. Jahrhundert aus seinen elektrisierten Gehirnwendungen gequetscht hat.

Für das ästhetische Befinden des durchschnittlichen Physikers1 wahrscheinlich vier der heißesten Gleichungen, die man so von Affen auf Schreibmaschinen getippt bekommen kann.

Maxwell-Gleichungen
Maxwell-Gleichungen im wunderhübschen Gauss-SI-System

Vier Gleichungen, die beschreiben, wie elektrische Felder mit ihren magnetischen Brüdern zusammenspielen, was das ganze jetzt mit diesen bewegten und unbewegten Ladungen zu tun hat und wer heute Abend die Rechnung bezahlt2.

Für hundertausende Physiker wären sie mit ihrem ganzen Wirbel wohl Quellen schlafloser Nächte3 voll liebestrunkener Halbträume geworden, wäre da nicht seit 150 Jahren diese schreckliche Anti-Symmetrie zwischen magnetischem und elektrischem Feld.
Beim bloßen erwähnen schüttelt es mich.

Und Krach-Bumm – geht eine kleine Sensation durch die Blogs4 und Restnachrichtenwelt:
Es gibt sie. Die ominösen, mystischen Monopole5.

Allerdings mit einem Sternchen: Nur als Quasiteilchen. Aber für einen Physiker, der den ganzen Tag mit Lichtteilchen und Gitterschwingungsteilchen hantiert ist das halb so wild.
Symmetrie gerettet, Maxwell gesund.6 Maxwell-Gleichungen tot?

Das entscheidet sich noch.
Eine kleine Erklärung für den Effekt soll es auch noch geben, aber nur klein und kurz – genauer, professioneller und mit schönen Bildchen hat’s Jörg auf seinem ScienceBlog Diax’s Rake beschrieben.
Magneten, mit denen man seit Kindheitstagen die Noitzen an den Kühlschrank packt, haben immer zwei Pole. Nordpol, Südpol. Kennt man.
Trennt man so einen Magneten in der Mitte durch, hat man nicht etwa einen einzelnen Nord- und Südpole, sondern den gleichen Magneten noch einmal. Zwar in kleiner, aber jedes Teil besitzt wieder einen eigenen Nord- und einen eigenen Südpol. Man bräuchte unendlich viel Energie, um diese beiden Magneten zu trennen7.
Der Trick, mit dem die Physiker den Einzelpolen auf die Schliche kommen, ist sogenanntes Spin-Eis, in seiner Struktur der von Wassereis sehr ähnlich. Dreht man einen Spin in dieser Verbindung um, bekommt man zwei magnetische Monopole. Die sind zwar immer noch miteinander verbunden, können allerdings durch immer mehr dazwischengeschobene, gedrehte Spins quasigetrennt werden – also unter Aufwendung einer endlichen Energie!

Puff – da ist er, der Monopol.

Letztendlich muss man dazu sagen, dass die Monopole nicht wirklich getrennt von einander sind, sondern eine Art Anregungszustand durch drehen des Spins bilden. Behandelt man diese Anregung allerdings als ein Quasiteilchen8, hat man seinen Monopol geschaffen.

Zu kompliziert? So geht es mir auch.
Aber wäre ja auch zu schön, wenn man diese Monopole direkt verstehen könnte.

  1. Na, wer lacht denn hier?! []
  2. egal in welchem beschleunigten Bezugssystem, sie sind nämlich sogar kovariant – da kommst du jetzt nicht wieder raus []
  3. Actually… bereiten sie wirklich schlaflose Nächste. Aber das ist eine andere Geschichte und die hat weniger mit Liebe als mehr mit Prüfungen zu tun. []
  4. wie z.B. Diax’s Rake []
  5. »Monopol«, wie bei Südpol; nicht wie bei Monopol-y und Telekom. Ihr wisst schon. []
  6. Diagnose war zuvor: Streifen verrutscht. []
  7. Und unendlich ist echt verdammt viel. Mehr als viel sogar. Eigentlich sogar noch mehr. []
  8. Trick 17! []
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Kategorien: Erklärbär, Experimentatives

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