E se os monopolos magnéticos forem confirmados, o que aconteceria com a Física?

16 de fevereiro, 2014 às 8:37 | Postado em Eletromagnetismo, Física Nuclear, Física de Partículas, Magnetismo

O que aconteceria com as teorias da Física caso seja descoberto a carga magnética ? É possível essa descoberta ? Obrigado.

Caso fosse comprovada a existência de partículas dotadas de “carga magnética” (ou seja, monopolos magnéticos), elas poderiam ser acrescentadas sem dificuldade às equações básicas da Teoria Eletromagnética, as leis de Maxwell. Como sabemos, existem partículas dotadas de carga elétrica, as quais são fontes de campo elétrico. Em movimento, partículas dotadas de carga elétrica produzem também campos magnéticos. Além disso, podemos dizer de forma simplificada que campos magnéticos variáveis produzem carmpos elétricos (como se vê na lei de Faraday, uma das leis de Maxwell), e que existe também o efeito simétrico. Ou seja, campos elétricos variáveis produzem campos magnéticos (é o efeito associado à chamada “corrente de deslocamento”, na lei de Ampère-Maxwell). Caso existissem cargas magnéticas, a simetria das leis de Maxwell seria ainda mais acentuada. Não somente teríamos cargas elétricas sendo fonte de campo elétrico, e produzindo também campo magnético quando em movimento, como teríamos cargas magnéticas sendo fonte de campo magnético e produzindo também campo elétrico quando em movimento.

Além disso, um tratamento quântico introduzido por Dirac, na década de 30 do século 20, prevê uma relação entre carga elétrica e carga magnética, de tal forma que a existência de monopolos magnéticos poderia “explicar”, no contexto da teoria, a quantização da carga elétrica (ou seja, o fato de que a carga elétrica em partículas livres somente existe como múltiplo inteiro da carga dos elétrons).

Pode-se também mencionar que abordagens teóricas feitas no contexto das Teorias de Grande Unificação, que buscam uma descrição unificada das interações fundamentais da Natureza, preveêm a existência de monopolos magnéticos. Segundo esses modelos teóricos, os monopolos seriam partículas de grande massa, difíceis de serem produzidas em experimentos com aceleradores, mas que poderiam ter sido produzidas nos primeiros estágios da existência do Universo, após o Big Bang, e que poderiam eventualmente ser observadas, por exemplo, em raios cósmicos.

Um outro aspecto a considerar é que a análise teórica mostra que monopolos magnéticos não teriam as mesmas propriedades que as cargas elétricas, frente a operações de simetria conhecidas como reversão temporal e inversão espacial. Isso significa que uma eventual partícula dotada simultaneamente de carga elétrica e de carga magnética não obedeceria a essas simetrias, que são respeitadas pelas leis do Eletromagnetismo, na sua forma presente (sem monopolos magnéticos). Ou seja, a presença de monopolos magnéticos poderia ser “absorvida”, mas à custa de perda de uma simetria considerada fundamental.

Em suma, a eventual descoberta de monopolos magnéticos poderia ser absorvida dentro das leis da Física como as conhecemos, mas teria consequências interessantes. Experimentos já foram feitos para tentar detectar essas partículas, até agora sem sucesso. Na verdade, já houve experimentos (particularmente nas décadas de 1970 e 1980), que obtiveram resultados que poderiam indicar detecção de monopolos magnéticos, mas esses resultados nunca forma confirmados. Nossa experiência parece indicar que os monopolos magnéticos não existem, mas nada indica de forma categórica que eles não possam existir, de modo que a busca continua.

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Comentário do Prof. Magno Machado (IF-UFRGS) em 19/11/2016

Excelente explanação do Prof. Ziebell. No LHC há um experimento dedicado de alta precisão ao estudo de monopolos e partículas exóticas massivas: MoEDAL, https://en.wikipedia.org/wiki/MoEDAL_experiment ou http://moedal.web.cern.ch/

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