Dr. José Manuel Nieto Jalil / Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey Campus Puebla
¿Quién no se ha sentido fascinado al observar un imán por primera vez? Este misterioso material tiene la asombrosa capacidad de ejercer fuerza sobre otros objetos sin ningún tipo de contacto físico. Cada imán posee dos polos, conocidos como el norte y el sur, cuyas fuerzas magnéticas se entrelazan de manera intrigante.
Incluso, si dividiéramos un imán en mil pedazos, o incluso si lleváramos el proceso hasta un nivel atómico, cada diminuto fragmento mantendría siempre sus dos polos inalterados, debido a que son inseparables e indivisibles.
La teoría electromagnética, una de las piedras angulares de la física moderna, logra unificar y conectar los fenómenos eléctricos y magnéticos en un solo marco teórico.
Las fórmulas que rigen los campos eléctricos también encuentran aplicabilidad en el estudio del magnetismo, destacando las asombrosas similitudes que subyacen en estas dos fuerzas fundamentales de la naturaleza.
El magnetismo y la electricidad se encuentran intrincadamente relacionados y pueden expresarse mediante un conjunto de fórmulas intercambiables, donde las magnitudes eléctricas tienen sus contrapartes magnéticas.
No obstante, hay una excepción crucial: mientras que las cargas eléctricas pueden ser positivas o negativas, los polos magnéticos siempre se manifiestan en pares inseparables, conocidos como el polo norte y el polo sur.
A diferencia de las cargas eléctricas, no existen monopolos magnéticos, es decir, no se ha encontrado evidencia de que haya polos magnéticos individuales en la naturaleza.
Los monopolos magnéticos fueron anticipados por primera vez en la Teoría de la Relatividad, formulada por Albert Einstein a principios del siglo pasado.
Posteriormente, en 1931, hace ya 92 años, el físico británico Paul Dirac teorizó sobre ellos mientras investigaba la cuantización del electromagnetismo.
En su revolucionaria propuesta, Dirac predijo la existencia de algo aparentemente imposible: partículas con un único polo magnético, a las que denominó monopolo (refiriéndose al polo norte o al polo sur de manera individual).
A través de un sólido marco matemático, Dirac demostró que un monopolo tendría la capacidad de dejar un rastro en forma de vórtice a su paso cuando atraviesa una nube cuántica de electrones, que consiste en un conjunto de átomos confinados en un espacio reducido.
Lo más destacable de esta teoría es que, de existir una carga magnética aislada, se proporcionaría la respuesta a una antigua incógnita de la física moderna: ¿por qué todas las partículas elementales que observamos de manera separada poseen una carga que es un múltiplo entero de la carga del electrón?
La existencia de monopolos magnéticos representaría una nueva y fascinante comprensión de la estructura íntima del Universo.
A lo largo de la historia, científicos de todo el mundo se han embarcado en una búsqueda incansable para encontrar monopolos magnéticos, sin obtener resultados, incluso en rocas lunares o minerales fosilizados de épocas antiguas.
Las fuerzas que hacen que los polos de un imán se atraigan o se repelan se deben a un campo magnético invisible, pero muchos de nosotros hemos experimentado esta interacción al intentar unir o separar dos imanes.
Un monopolo magnético tendría sólo una carga, ya que representaría una carga magnética aislada y única en su tipo.
Es relevante destacar que, en la naturaleza, no existe ninguna ley que prohíba la existencia de monopolos magnéticos; sin embargo, hasta ahora, la ciencia no ha logrado observar un campo que posea solamente una carga magnética en lugar de dos, como lo dictan las leyes del electromagnetismo.
A pesar de los esfuerzos realizados, no se ha encontrado evidencia de monopolos magnéticos, y sus efectos tampoco han sido observados experimentalmente.
El 14 de febrero de 1982, un experimento llevado a cabo por el físico norteamericano de origen español, Blas Cabrera, en la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, pareció lograr detectar el fugaz paso de un monopolo magnético.
Posteriormente, en los primeros meses de 2014, la revista Nature publicó un artículo que fue titulado “Observation of Dirac monopoles in a synthetic magnetic field”.
En esta publicación, investigadores del Amherst College en Estados Unidos y de la Alto University en Finlandia informaron sobre la observación de monopolos magnéticos.
Esto atrajo la atención de la comunidad científica a nivel mundial debido, en gran medida, a una larga historia de búsqueda de lo que parecía imposible.
En realidad, lo que realizaron estos físicos fue la creación de monopolos magnéticos sintéticos.
En lugar de buscarlos en la naturaleza, los científicos crearon e identificaron estos monopolos magnéticos sintéticos dentro de un campo magnético artificial generado por un condensado de Bose-Einstein, un gas atómico extremadamente frío cercano al cero absoluto, que actuaba de manera análoga a la nube de electrones postulada por Dirac.
Una de las ventajas más fascinantes de este sistema es que, en estas condiciones, es posible la observación individual de cada monopolo, lo que abre la posibilidad de estudiar en el futuro cómo serían las interacciones entre dos monopolos magnéticos.
La creación de un monopolo magnético sintético nos brinda una oportunidad única para obtener una visión sin precedentes del monopolo magnético natural, en caso de que exista.
Este logro allana el camino hacia la detección de estas partículas en la naturaleza, un hito que los físicos considerarían revolucionario y comparable al descubrimiento del electrón.
Además, los resultados obtenidos por estos investigadores pueden tener un impacto significativo en el desarrollo y comprensión de nuevos materiales, como los superconductores de alta temperatura, que permitirían la transmisión de electricidad sin pérdidas.
La existencia de monopolos magnéticos también tendría consecuencias importantes en la teoría actual del Universo, ya que esta se fundamenta en una ausencia de monopolos.
Si se logra crear un monopolo, sin duda, muchas partes fundamentales de la física deberán ser revisadas y reevaluadas.
A pesar de los esfuerzos de la comunidad científica, no se han encontrado a la fecha monopolos magnéticos naturales ni se han observado sus efectos en experimentos.
Sin embargo, es importante señalar que la física es un campo en constante evolución, y la búsqueda de monopolos magnéticos sigue siendo un tema de interés y estudio en la investigación científica actual.
