모노폴

Monopole

1 개요

보통 자기 홀극(Magnetic Monopole)을 가리키는 말이며 자기 단극자라고도 한다. 자기 홀극은 하나의 자기장만을 가지는 자성물질이며 단일 N극, 혹은 단일 S극을 가진다. 참고로 단극이 아닌 경우, 2의 제곱으로 양이 증가한다. 쌍극자(Dipole), 사중극자(Quadrupole), 팔중극자(Octupole)..

고전 전자기학에서 자기 홀극은 존재할 수 없는 것으로 간주된다. 4개의 맥스웰 방정식 중 하나에서 자기장에 대한 폐곡면 적분이 0, 혹은 자기장에 대한 다이버전스가 0이라고 명시되어 있다.

[math] \nabla \cdot \vec{B} = 0 [/math]
∯[math] \displaystyle {}_{ \partial \Omega} \mathbf{B} \cdot d \mathbf{S}=0[/math][1]
그러다가 1931년, 영국의 물리학자 폴 디랙이 그의 논문에서 자기 홀극의 존재를 예측한 이래 이를 관측하기 위한 노력이 계속되었다.

2 설명

보통의 자성물질, 즉 자석은 N극과 S극을 동시에 가진다. 중간을 정확히 반토막을 내도 작은 자석 2개가 탄생할 뿐 단일 극성을 가지는 모노폴이 되지는 못한다. 하지만 모노폴은 처음부터 N극, 혹은 S극만을 가지고 있다.

보통의 편견과 달리 모노폴은 이론적으로 논란의 여지가 있다.

여러모로 SF덕후들의 꿈과 로망의 물질. 질량에 대해서는 여러 추측이 난무하고 있으며 우주론적 계산에 따르면 1017GeV보다는 가볍다는 것이 알려져 있다. 그리고 LHC 자료에 따르면 질량이 1500 GeV 이상이라는 것 같다.[2] 매우 무거운 물질일 가능성이 있다.제트 스워드? 사실 여의봉은 모노폴이었다.

3 만드는 법

대개의 경우 하늘에서 뚝 떨어진 오파츠 취급을 받는 모노폴이지만, 최선의 경우에는 의외로 생산도 가능하다! 생산하는 방법은 다음과 같다.

  1. 입자 가속기를 건설한다.
  2. 입자 가속기를 마구 돌려 입자를 생성한다.
  3. 모노폴인지 확인한다.
  4. 모노폴이 발견되지 않으면 1 으로 돌아가 더 큰 에너지의 가속기를 건설한다.
  5. ????
  6. PROFIT!

4 실험

현재까지 자기홀극을 발견하는 데 성공한 실험은 없다. 1982년, 스탠퍼드 대학교의 연구팀이 자기홀극과 유사한 것으로 보이는 데이터를 기록한 바 있다. 2009년에도 자기홀극과 비슷한 현상에 대한 실험결과가 발표되었지만, 상술한 자기홀극과 같은 것은 아니다. 이후 2014년, '보스-아인슈타인 응축'을 이용하여 모사된 자기홀극을 생성, 관측하는 논문이 발표되었다.[3]
그런데 그것이 실제로 일어났습니다
다만 위상부도체에서는 실제 자기홀극은 아니지만 이와 비슷한 효과를 얻을 수는 있다. 항목참조.

5 용도

이렇게나 귀중한 모노폴이지만 어째선지 SF작품에서는 희소성 있는 엔진재료(...)정도로 취급받는다. 심지어 검으로 쓰는 작품도 있을 지경. 무슨 지거리야!

오해와는 달리 영구기관은 만들 수 없다. 이미 물리학 이론에서 예견된 물질이기 때문에, 물리학에서 기초적인 사실로 삼고있는 법칙들 중 하나인(즉, 모든 이론들은 법칙들을 참이라고 가정하고 세워지기 때문에) 열역학 법칙을 벗어날 수 없기 때문이다. 고로 열역학 법칙에 의해 부정되는 영구기관은 열역학 법칙 안에서 세워진 모노폴로는 만들 수 없다.

6 등장하는 작품

  1. ↑ 현재 문법에서 \oiint 가 지원이 안되는 듯 하다. 지원되면 임시로 HTML로 처리한 태그를 \oiint로 수정바람
  2. ↑ 여기서 정지질량 1017GeV는 어디까지나 "상한선"일 뿐, 진짜로 저 정도 질량을 가진 소립자가 있다고 생각하면 곤란하다. 비유하자면 몸무게를 묻는 질문에 "1톤보단 가벼워요"라고 답한 거나 마찬가지. 하지만 1500GeV라고 해도 현재까지 발견된 가장 무거운 소립자인 탑쿼크보다 약 8.5배나 무겁다.
  3. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7485/full/nature12954.html
  4. ↑ 진짜 모노폴이 나오는 게 아니라, 평범한 광석을 조작된 나침반으로 '모노폴'로 착각하게 만드는 에피소드가 있다.
  5. ↑ 224화에 N극 자석으로 S극 자석을 찾으라는 미션이 나왔다.
  6. ↑ 순수의 주력 자원인 부양석이 설정상 이것