Μαγνητικό Μονόπολο
Ένα μαγνητικό μονόπολο είναι ένα υποθετικό σωματίδιο στη φυσική σωματιδίων που είναι ένας μαγνήτης με μόνο ένα μαγνητικό πόλο (ένας βόρειος πόλος χωρίς νότιο πόλο ή το αντίστροφο). Με πιο τεχνικούς όρους, ένα μαγνητικό μονόπολο θα έχει μια καθαρή “μαγνητική επιβάρυνση”. Το σύγχρονο ενδιαφέρον για την ιδέα προέρχεται από τις θεωρίες των σωματιδίων, και ιδίως τη μεγάλη ενοποιημένη θεωρία και τη θεωρία των υπερχορδών, οι οποίες προβλέπουν την ύπαρξή τους. Ο μαγνητισμός στους ραβδωτούς μαγνήτες και τους ηλεκτρομαγνήτες δεν προκύπτει από τα μαγνητικά μονόπολα, και στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν πειστικές πειραματικές αποδείξεις ότι τα μαγνητικά μονόπολα υπάρχουν καθόλου στο σύμπαν.

Πολλοί επιστήμονες αποδίδουν τον μαγνητισμό του φυσικού μαγνήτη σε δύο διαφορετικά “μαγνητικά ρευστά” (“effluvia”), ένα υγρό του βόρειου πόλου στο ένα άκρο και ένα υγρό του νότιου πόλου από την άλλη, τα οποία προσελκύονται και απωθούνται μεταξύ τους κατ ‘αναλογία με το θετικό και αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Ωστόσο, μια βελτιωμένη κατανόηση του ηλεκτρομαγνητισμού το δέκατο ένατο αιώνα έδειξε ότι ο μαγνητισμός του φυσικού μαγνήτη προκαλείται από κάτι άλλο, όχι μαγνητικά μονόπολα υγρά. Το συμπέρασμα ήταν ότι τα μαγνητικά μονόπολα δεν υπήρχαν: Μια από εξισώσεις του Maxwell, που σήμερα ονομάζεται νόμος του Gauss για το μαγνητισμό, είναι η μαθηματική δήλωση ότι δεν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα. Ωστόσο, ο Pierre Curie επισήμανε το 1894 ότι τα μαγνητικά μονόπολα θα μπορούσαν ενδεχομένως να υπάρχουν, παρά το γεγονός ότι δεν έχουν ανακαλυφθεί μέχρι τώρα.

Η κβαντική θεωρία της μαγνητικής επιβάρυνσης ξεκίνησε με ένα έγγραφο από τον φυσικό Paul Dirac το 1931. Σε εκείνη την εργασία, ο Dirac έδειξε ότι αν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα στο Σύμπαν, τότε όλο το ηλεκτρικό φορτίο στο σύμπαν πρέπει να είναι κβαντισμένο. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι, στην πραγματικότητα, κβαντισμένο, το οποίο προτείνει (αλλά δεν αποδεικνύει κατ ‘ανάγκη) ότι τα μονόπολα υπάρχουν.

Μετά από την εργασία του Dirac, αρκετές συστηματικές έρευνες γύρω από τα μονόπολα έχουν πραγματοποιηθεί. Πειράματα το 1975 και το 1982 είχαν παραγάγει υποψήφια γεγονότα που αρχικά είχαν ερμηνευθεί ως μονόπολα, αλλά τώρα θεωρούνται ως μη καταληκτικά. Ως εκ τούτου, παραμένει ανοικτό το ερώτημα κατά πόσον ή όχι τα μονόπολα υπάρχουν.

Η περαιτέρω πρόοδος στην Θεωρητική Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, ιδιαίτερα οι εξελίξεις στη μεγάλη ενοποιημένη θεωρία και την κβαντική βαρύτητα, έχουν οδηγήσει σε πιο αδιαμφισβήτητα επιχειρήματα ότι τα μονόπολα υπάρχουν. Ο Joseph Polchinski, ένας εξέχων θεωρητικός της θεωρίας των υπερχορδών, περιέγραψε την ύπαρξη των μονοπωλίων ως «ένα από τα ασφαλέστερα στοιχήματα που μπορεί κανείς να κάνει σχετικά με την φυσική που δεν έχουμε ακόμη δει». Αυτές οι θεωρίες δεν είναι απαραίτητα ασυμβίβαστες με την πειραματική απόδειξη. Σε ορισμένα θεωρητικά μοντέλα, τα μαγνητικά μονόπολα είναι απίθανο να παρατηρηθούν, επειδή είναι πάρα πολύ ογκώδη για να δημιουργηθούν σε επιταχυντές σωματιδίων.

Μερικά συμπυκνωμένα συστήματα ύλης προτείνουν μια δομή επιφανειακά παρόμοια με ένα μαγνητικό μονόπολο, που είναι γνωστή ως σωλήνας ροής. Τα άκρα του σωλήνα ροής αποτελούν ένα μαγνητικό δίπολο, αλλά δεδομένου ότι κινούνται ανεξάρτητα, μπορούν να ληφθούν για πολλούς λόγους ως ανεξάρτητα μαγνητικά μονόπολα ημισωματιδίων. Από το 2009, πολυάριθμες ειδήσεις από δημοφιλή μέσα μαζικής ενημέρωσης έχουν περιγράψει αυτά τα συστήματα, ως την πολύ-αναμενόμενη ανακάλυψη των μαγνητικών μονόπολων, αλλά τα δύο φαινόμενα μόνο επιφανειακά σχετίζονται μεταξύ τους. Αυτά τα συστήματα συμπυκνωμένης ύλης συνεχίζουν να αποτελούν πεδίο δραστήριας έρευνας.