¿Qué le ocurre a un dipolo magnético (en movimiento) en un campo eléctrico externo?

Question

Una carga eléctrica (positiva) siente una fuerza en dirección al campo eléctrico (externo). Un monopolo magnético, si existiera, experimentaría una fuerza en la dirección del campo magnético externo, lo que se demuestra por el comportamiento de los dipolos magnéticos.

Algo interesante sucede cuando una carga eléctrica en movimiento entra en un campo magnético externo, es decir, la fuerza está en la dirección dada por el producto vectorial (producto vectorial cruzado) de la velocidad y el campo. Pero, ¿significa esto que un dipolo o monopolo magnético en movimiento experimentará algún tipo de fuerza en el campo eléctrico externo?

Answer 1

En esencia, está preguntando por lo que se conoce como el efecto Aharonov-Casher ( https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.53.319 ), que es el dual electromagnético del efecto Aharonov-Bohm. La realización más sencilla del efecto Aharonov-Casher surge, cuando una partícula sin carga con un momento magnético (espín) rodea un tubo de densidad de carga lineal constante que genera un campo eléctrico radial. El movimiento circular conduce a la acumulación de una fase cuántica, la llamada fase Aharonov-Casher. El efecto puede entenderse considerando la transformación relativista del campo eléctrico en el marco de referencia móvil de la partícula neutra. El momento magnético experimenta un campo magnético $$ {\mathbf B} = \frac{1}{c^2}{\mathbf v}\times\mathbf{E} $$ provocada por esta transformación, y cambia su orientación bajo la influencia de este campo. La fase Aharonov-Casher viene dada entonces por $$ \Delta\varphi_\mathrm{AC} = \frac{1}{\hbar c^2}\oint {\mathbf \mu}\times\mathbf{E}d\mathbf{s}, $$ donde la integración es a lo largo de la trayectoria circular del momento magnético ${\mathbf\mu}$ .

Existen experimentos con neutrones que miden esta fase por interferencia ( https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.63.380 ).