प्रकृति की विषमता

चार्ज और फ़ील्ड इलेक्ट्रिक हैं, और केवल फ़ील्ड चुंबकीय हैं। क्या ब्रह्मांड में चुंबकीय चार्ज हो सकते हैं?

आप एक भी गलती नहीं कर सकते हैं और फिर भी हार सकते हैं। यह कमजोरी नहीं है - यह जीवन है।
- जीन-ल्यूक पिकार्ड

विज्ञान में, और विशेष रूप से भौतिकी में, बड़ी संख्या में शारीरिक प्रक्रियाएं मूलभूत समरूपताओं पर आधारित हैं। गुरुत्वाकर्षण में, वह बल जिसके साथ कोई भी द्रव्यमान दूसरे पर कार्य करता है, परिमाण के बराबर होता है और दूसरे पर पहले द्रव्यमान द्वारा डाले गए बल के विपरीत होता है।





इलेक्ट्रिक चार्ज के लिए भी यही सच है, हालांकि एक कैच भी है: चार्ज के संकेतों के अनुसार इलेक्ट्रिकल इंटरैक्शन सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। इसके अलावा, बिजली एक अन्य इंटरैक्शन, चुंबकत्व से निकटता से संबंधित है।



जैसा कि बिजली में सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज होते हैं, जहां समान रूप से रीपल्स पसंद होते हैं और विरोधी आकर्षित होते हैं, चुंबकत्व में उत्तर और दक्षिण ध्रुव होते हैं, जिसमें समान प्रतिकारक और अलग-अलग आकर्षण भी होते हैं। लेकिन चुंबकत्व एक निश्चित और स्पष्ट तरीके से बिजली से मूलभूत अंतर प्रदर्शित करता है:

• बिजली के कई चार्ज एक साथ जमा हो सकते हैं, या अलग-अलग पॉजिटिव या नेगेटिव चार्ज हो सकते हैं।
• चुंबकत्व में कई ध्रुव एक साथ इकट्ठे हो सकते हैं, लेकिन आप उत्तरी ध्रुव को दक्षिण से अलग नहीं कर सकते।

भौतिकी में, दो विपरीत आवेश या ध्रुवों को एक साथ जोड़ा जाता है, जिसे द्विध्रुवीय कहा जाता है, और एक अलग आवेश को एक मोनोपोल कहा जाता है।



एक गुरुत्वाकर्षण मोनोपोल के साथ, सब कुछ सरल है: यह द्रव्यमान है। इलेक्ट्रिक वाले के साथ, यह भी सरल है: किसी भी मौलिक कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन या क्वार्क, के साथ।

लेकिन चुंबकीय मोनोपोल? जहां तक ​​हम जानते हैं, वे मौजूद नहीं हैं। ब्रह्मांड जहां वे मौजूद हैं वे आश्चर्यजनक रूप से हमारे से अलग होंगे। इस बारे में सोचें कि बिजली और चुंबकत्व कैसे संबंधित हैं।



एक गतिमान विद्युत आवेश या विद्युत धारा, गति की रेखा से लंबवत एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। एक विद्युत प्रवाह के साथ एक सीधा तार एक चुंबकीय क्षेत्र पैदा करता है जो तार के चारों ओर एक सर्कल में जाता है। यदि आप कंडक्टर को लूप या कॉइल में लपेटते हैं, तो इसके अंदर एक चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देगा।

यह पता चला है कि यह दोनों तरीकों से काम करता है। भौतिकी के नियम समरूपता की ओर इशारा करते हैं। इसका मतलब है कि अगर मेरे पास एक लूप या तार का तार है, और मैं इसके अंदर चुंबकीय क्षेत्र को बदलता हूं, तो मैं एक विद्युत प्रवाह बनाऊंगा जो विद्युत प्रवाह को गति देता है। यह 150 साल पहले माइकल फैराडे द्वारा खोजा गया विद्युत चुम्बकीय प्रेरण है।



तो, हमारे पास विद्युत चार्ज, विद्युत प्रवाह और विद्युत क्षेत्र हैं - लेकिन कोई चुंबकीय चार्ज या चुंबकीय धाराएं नहीं हैं, केवल चुंबकीय क्षेत्र हैं। आप चुंबकीय क्षेत्र को बदल सकते हैं और विद्युत आवेशों को स्थानांतरित कर सकते हैं, लेकिन आप विद्युत क्षेत्र को बदलकर चुंबकीय आवेशों को गतिमान नहीं बना सकते - क्योंकि कोई भी चुंबकीय क्षेत्र मौजूद नहीं है।

उसी तरह, विद्युत आवेशों को स्थानांतरित करके चुंबकीय क्षेत्र बनाना संभव है, लेकिन आप चुंबकीय आवेशों को स्थानांतरित करके विद्युत क्षेत्र नहीं बना सकते हैं - फिर भी, उनका अस्तित्व नहीं है।

दूसरे शब्दों में, हमारे ब्रह्मांड के विद्युत और चुंबकीय गुणों के बीच एक बुनियादी विषमता है। इसलिए, खेतों ई और बी (बिजली और चुंबकीय) के लिए मैक्सवेल समीकरण बहुत अलग हैं।



कारण अलग-अलग हैं क्योंकि विद्युत आवेश (ρ और Q) और धाराएं (J और I) मौजूद हैं, और उनके चुंबकीय समकक्ष नहीं हैं। यदि आप विद्युत आवेशों और धाराओं को हटाते हैं, तो वे मूलभूत स्थिरांक तक सममित हो जाएंगे।

लेकिन क्या होगा अगर चुंबकीय चार्ज और धाराएं मौजूद हैं? भौतिक विज्ञानी सौ से अधिक वर्षों से इस बारे में सोच रहे हैं, और यदि वे अस्तित्व में हैं, तो हम लिख सकते हैं कि मैक्सवेल समीकरण क्या दिखते हैं यदि चुंबकीय मोनोपोल प्रकृति में थे। यहाँ वे क्या दिखते हैं (अंतर रूप में)?



फिर, मौलिक स्थिरांक के लिए सटीक, समीकरण अब बहुत सममित दिखते हैं! हम बस विद्युत क्षेत्रों को बदलकर विद्युत धाराएँ बना सकते हैं, विद्युत धाराएँ बना सकते हैं और विद्युत क्षेत्रों को प्रेरित कर सकते हैं। 1930 के दशक में, डीरेक ने उनके साथ खेला, लेकिन तब आम तौर पर स्वीकृत निष्कर्ष यह था कि यदि वे अस्तित्व में थे, तो वे किसी तरह का निशान छोड़ देंगे। इस क्षेत्र को गंभीरता से नहीं लिया गया था, क्योंकि भौतिकी अनिवार्य रूप से एक प्रयोगात्मक विज्ञान है; चुंबकीय मोनोपोल के किसी भी सबूत के बिना, औचित्य करना बहुत मुश्किल है।

लेकिन 1970 के दशक में चीजें बदलने लगीं। लोगों ने महान एकीकरण के सिद्धांतों के साथ प्रयोग किया, या इस तथ्य के बारे में विचार किया कि प्रकृति में जितना हम देखते हैं उससे कहीं अधिक समरूपता मौजूद हो सकती है। समरूपता को तोड़ा जा सकता है, जिसके कारण ब्रह्मांड में चार अलग-अलग मूलभूत अंतर्क्रियाएं हैं, लेकिन शायद उन सभी को एक में कुछ उच्च ऊर्जा पर संयोजित किया गया था? नतीजतन, इन सभी सिद्धांतों में नए उच्च-ऊर्जा कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी है, और कई मामलों में, चुंबकीय मोनोपोल (विशेष रूप से, हूफ्ट-पॉलाकोव एकाधिकार )।



चुंबकीय मोनोपोल हमेशा भौतिकविदों के लिए एक आकर्षक विषय रहा है, और नए सिद्धांतों ने इस रुचि को बढ़ावा दिया है। इसलिए 1970 के दशक में मोनोपोल की तलाश थी, और उनमें से सबसे प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी ब्लास कैबरेरा के नेतृत्व में था [ स्पेन में भौतिक अनुसंधान के संस्थापक ब्लास फेलिप कैबरेरा / लगभग। ट्रांस। ]। उन्होंने एक लंबा तार लिया और इसे आठ छोरों में घुमाया ताकि यह इसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को माप सके। यदि एक मोनोपोल इसके माध्यम से गुजरता है, तो यह ठीक आठ मैग्नेटन के बल के साथ एक संकेत उत्पन्न करेगा। ठीक है, अगर एक मानक चुंबकीय द्विध्रुवीय इसके माध्यम से गुजरता है, तो यह +8 मैग्नेटोन का संकेत उत्पन्न करता है, इसके तुरंत बाद -8 मैग्नेटन का संकेत होता है - इस तरह से ये सिग्नल प्रतिष्ठित हो सकते हैं।


Blas Cabrera अपने चुंबकीय मोनोपोल डिटेक्टर के साथ

और इसलिए उसने इस उपकरण का निर्माण किया और प्रतीक्षा करने लगा। डिवाइस अपूर्ण था, कभी-कभी एक छोरों ने एक संकेत भेजा था, और इससे भी अधिक दुर्लभ मामलों में संकेत दो छोरों द्वारा एक साथ भेजा गया था। लेकिन चुंबकीय मोनोपोल का पता लगाने के लिए, ठीक आठ की आवश्यकता थी - लेकिन उपकरण दो से अधिक नहीं दिखा। प्रयोग कई महीनों तक असफल रहा, और परिणामस्वरूप, वे दिन में केवल कई बार वापस जाने लगे। 14 फरवरी 1982 को, ब्लास अपने कार्यालय में नहीं आया क्योंकि वह वेलेंटाइन डे मना रहा था। जब वह 15 फरवरी को काम पर लौटे, तो उन्हें यह जानकर आश्चर्य हुआ कि 14 फरवरी को कंप्यूटर और डिवाइस ने ठीक आठ मैग्नेटन में एक सिग्नल रिकॉर्ड किया था।



इस खोज से जनता में हड़कंप मच गया और बड़ी दिलचस्पी पैदा हुई। बड़े उपकरणों को एक बड़े सतह क्षेत्र और बड़ी संख्या में छोरों के साथ बनाया गया था, लेकिन सावधान खोजों के बावजूद, किसी और को एक मोनोपोल नहीं मिला। स्टीवन वेनबर्ग ने 14 फरवरी, 1983 को ब्लास कबरेरा को एक कविता भी लिखी:

गुलाब लाल हैं,
वायलेट नीले हैं,
यह मोनोपोल का समय है
नंबर दो!

गुलाब लाल हैं
नीले रंग के वायलेट
दूसरे एकाधिकार का परिचय दें
हम आपसे पूछेंगे!

[ वेलेंटाइन-डे // के उत्सव के संबंध में अंग्रेजी बोलने वाले देशों में उपयोग की जाने वाली एक लोकप्रिय कविता का संदर्भ। ट्रांस। ]

लेकिन दूसरा एकाधिकार दिखाई नहीं दिया। क्या यह काबेरा के प्रयोग की अति दुर्लभ गड़बड़ थी? क्या यूनिवर्स के हमारे हिस्से में यह एकमात्र मोनोपोल था जो गलती से एक डिटेक्टर से गुजरा था? चूंकि हमने दूसरों को नहीं पाया है, इसलिए यह सुनिश्चित करने के लिए जानना असंभव है, लेकिन विज्ञान को प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होना चाहिए। लेकिन इस प्रयोग को दोबारा नहीं किया जा सका।

आज, एकाधिकार अभी भी प्रयोगों में खोज कर रहे हैं, लेकिन उम्मीदें बहुत कम हैं।



प्रकृति अपनी समरूपता में सुंदर होगी, लेकिन, जितना हम इसे पसंद नहीं करेंगे, यह विषम है, सभी स्तरों पर नहीं। और इसके लिए किसी को दोष नहीं देना है; सिर्फ ब्रह्मांड के रूप में यह है। इसे इस तरह से स्वीकार करना बेहतर है - सौंदर्यशास्त्र को इस तरह से खुश करने की परवाह किए बिना अन्यथा - हमारे पूर्वाग्रहों को हमें भटकाने की तुलना में।