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量子発見は、モノポールがどのように崩壊するかについての数十年前の理論を検証します

最近の量子発見は、独占として知られる仮想粒子の崩壊プロセスに関する数十年前の理論の実験的証拠を提供しています。モノポールは、それらが存在する場合、北極と南極の両方を持つ通常の磁石とは異なり、単一の磁性極を運びます。彼らの予測された存在は、自然の基本的な力を統一しようとする特定の壮大な統一理論に由来します。

1970年代に物理学者のジェラルド・トゥ・ホフトとアレクサンダー・ポリコフによって提案された問題の理論は、シュウィンガー・ペアの生産と呼ばれるプロセスによって独占が崩壊できることを示唆しています。このプロセスでは、単極の強い磁場が、真空からの粒子のペア(電子と陽電子)の自発的な創造を生じさせます。モノポールはこのプロセスでエネルギーを失い、それを放射し、最終的に減衰させます。

この理論をテストするために、カリフォルニア大学バークレー校の物理学者が率いる研究者チームは、閉じ込められたイオンと量子シミュレーションを使用した実験を実施しました。彼らは、個々のイオン間の相互作用を正確に制御することにより、モノポールの磁場に似た量子シミュレータを作成しました。閉じ込められたイオンの特性を測定することにより、それらはシュウィンガーペアの生産プロセスと一致するパターンを観察しました。

この実験的検証は、シミュレートされた環境ではあるが、独占の行動を理解することにおける大きな進歩を示しています。独占の存在はこれまで実験的に確認されていませんが、この量子発見は、仮説の特性と崩壊メカニズムを取り巻く理論的枠組みを強化します。

この研究の結果は、ジャーナル「自然」に掲載されました。制御された設定で独占の崩壊を研究する能力は、磁気電荷の基本的特性をさらに調査するための道を開き、物理法則を統一しようとする壮大な統一理論に貢献する可能性があります。

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