¿Es posible separar los polos de un imán?

Question

Puede parecer sentido común que cuando dividimos un imán obtenemos 2 imanes con sus propios polos N-S. Pero de alguna manera, me resulta difícil aceptar este hecho. (Que ahora sé está declarado por la Ley de Gauss magnética $\vec{\nabla}\cdot \vec{B} = 0.$)

He tenido esta duda desde que leí acerca de la teoría cuántica de campos y sé que puedo sonar loco pero ¿es realmente imposible separar los polos de un imán?

¿Hay alguna prueba/explicación de un monopolio magnético que exista de forma independiente?

Answer 1

Así es basicamente como lucen los átomos de un imán:

por lo tanto, cuando lo divides en dos, no cambias nada más que la longitud del imán. Como puedes ver, los polos norte (lados negros o "K" como está en otro idioma) miran hacia el norte y los polos sur miran hacia el sur en cada parte del imán.

SI existen tales cosas como los monopolos, entonces es posible definir una carga magnética que nos permitiría separar un imán en dos monopolos. Sin embargo, no hay confirmaciones de monopólos magnéticos, por lo que tendremos que aceptar los imanes como un todo por ahora.

En cuanto a los agujeros negros, su atracción es gravitatoria y no muy diferente de la gravedad que la Tierra aplica sobre ti.

Answer 2

Los monopolos magnéticos ciertamente existen. Esto no requiere una GUT, existen en cualquier teoría donde el U(1) electromagnético es compacto (es decir, donde la carga está cuantizada). Esto se deriva solo del comportamiento semiclásico de la descomposición de un agujero negro, por lo que no requiere física desconocida.

La razón es esencialmente la que indicas: puedes polarizar un agujero negro en un campo magnético fuerte y dejar que se divida por radiación de Hawking en dos agujeros negros con cargas magnéticas opuestas con polaridades opuestas. Los agujeros negros con carga magnética existen en la Relatividad General clásica, al igual que los agujeros con una relación arbitraria de carga eléctrica-magnética, y no puedes prohibirlos, al menos no para agujeros negros de tamaño macroscópico, sin arruinar la teoría.

Cuando dejas que los agujeros negros monopolares se descompongan, encuentras monopolos relativamente ligeros. Los monopolos más ligeros serán más ligeros que su carga magnética, por lo que dos monopolos como estos se repelerán magnéticamente, no se atraerán. Presumiblemente, el monopolío que encuentres será un quantum de (pequeño múltiplo de) monopolio magnético de Dirac.

Para mí, esto es tan cierto como la existencia del Higgs. No hemos observado ninguno de los dos, pero el argumento teórico es completamente convincente.

Answer 3

Lo que estás hablando es la creación de monopolos magnéticos (efectivamente cargas magnéticas). En la electrodinámica clásica, tales objetos son inconsistentes con una de las ecuaciones de Maxwell. Específicamente, la ecuación $\nabla \cdot B = 0$ prohíbe específicamente la existencia de monopolos magnéticos. Para que existan, necesitas modificar esta ecuación para que sea proporcional a la densidad del monopolo magnético. Aunque hay algunas teorías no verificadas que podrían dar origen a monopolos magnéticos, todas nuestras observaciones hasta ahora son consistentes con la no existencia de monopolos.

Además, la forma en que funcionan los imanes que posiblemente has encontrado es a través del campo magnético inducido por la carga en movimiento, no por la presencia de monopolos. Usualmente este campo es causado por el momento angular de electrones cargados.

Espero que esto aclare las cosas.

Answer 4

Sospecho que tu problema es que tal vez quieras pensarlo de manera retórica. Los polos magnéticos son realmente solo un atajo mental útil para proporcionar un poco de intuición a algo que es inherentemente solo matemático. No tenemos entidades físicas llamadas polos magnéticos, tenemos un campo magnético, y funciona como si fuera generado por corrientes (y tal vez rotación, que puede o no funcionar como carga en movimiento (una corriente)). Por lo tanto, corta tu imán, y tendrás dos piezas similares, pero más cortas, y una concentración local de líneas de campo generalmente se llama "polo", y la polaridad se refiere al valor firmado del campo magnético normal a la superficie.

Answer 5

Cortar un imán en dos piezas es como cortar un vector: puedes cambiar su longitud pero no puedes cambiar su dirección (no puedes hacerlo sin dirección).