Gibt es magnetische Monopole?
Geschrieben von Emil am 02. Mai 2006 01:18:26:
Es wird berichtet, daß im Altertum in der griechischen Landschaft Magnesia Erze
gefunden wurden, die die überraschende Eigenschaft hatten, Eisenstücke anzuziehen.
Alle Versuche zeigen, daß es unmöglich ist, einen einzelnen Nord- oder Südpol her-
zustellen. Jedes durch Zerteilen eines Magneten erhaltene Stück ist wieder ein
vollständiger Magnet mit einem Nord- und einem Südpol(Dipol).
Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnahmige Pole ziehen sich an.
Es ist deshalb naheliegend, über den Magnetismus folgende Annahme zu machen:
Jedes Eisenstück besteht aus sehr kleinen Magneten, den sog. Elementarmagneten.
Wir lassen offen, ob es sich hierbei um die Atome des Eisens, um Moleküle oder
größere Verbände handelt; jedenfalls sind die Elementarmagnete so klein, daß sie
selbst im Mikroskop unsichtbar sind. Bei einem unmagnetisischen Stück Eisen liegen
diese Elementarmagnete wirr durcheinander, so daß sich ihre Wirkung nach außen auf-
hebt und der Körper daher unmagnetisch erscheint.
Die am Eisen beobachtete Magnetisierbarkeit zeigen außerdem noch Kobalt und Nickel,
die seltenen Erden Gadolinium, Dysprosium und Erbium, daneben noch einige Legierungen,
vor allem die nach Heusler benannten Legierungen von Mangan mit Zinn, Aluminium,
Arsen, Antimon, Wismut oder Bor mit Zusatz von Kupfer.
Der Ferromagnetismus ist an die kristallisierte Form gebunden. Eisendampf verhält sich
wie die meisten Gase paramagnetisch.
Einstein und De Haas konnten zeigen, daß nicht elementare Magnetstäbchen die Ursache
des Ferromagnetismus sind, sondern der Drehimpuls der Elektronen(Spin) in Wechsel-
wirkung mit dem Kristallgitter.
Makroskopische magnetische Monopole konnten auf der Erde bisher nicht nachgewiesen
werden. Als mit dem Apollounternehmen Mondgestein zur Erde gebracht und von Nobel-
preisträger Alvarez in Empfang genommen wurde, betrachtete er die Suche nach
magnetischen Monopolen als seine wichtigste Aufgabe. Auch im Mondgestein waren
allerdings makroskopische magnetische Monopole nicht nachweisbar.
In elektrischen Feldern gibt es Raumelemente, von denen die Kraftwirkungen in
der ganzen Umgebung ausschließlich weg- oder zu denen sie ausschließlich hin-
gerichtet sind. Man bezeichnet sie als Quellen bzw. Senken des elektrischen Feldes.
In diesen Raumelementen sitzen die elektrischen Ladungen.
Wie bereits erwähnt, treten in magnetischen Feldern Quellen und Senken immer
paarweise auf. Daher gibt es keine isolierten positiven oder negativen magnetischen
Ladungen, mit anderen Worten keine isolierten Nord- oder Südmagnetismusmengen sondern
nur Dipole.
Hi Moritz,
Im Physikunterricht wird einem das Thema magnetische Monopole mit dem Stricknadel-
versuch nahegebracht.
Ja, ich erinnere mich - eine lange Stricknadel wird magnetisiert, das eine
Ende in einen Kork gesteckt und in einem Wasserbecken schwimmen lassen.
Da der entgegengesetzte Pol weit entfernt ist, verhält sich der Pol an der
Wasseroberfläche angenähert wie ein magnetischer Monopol.
Glaubst Du, daß es magnetische Monopole oder magnetische Ladungen gibt?
Ich glaube es nicht nur, es ist sogar von Felix Ehrenhaft experimentell nachgewiesen
worden, daß sie existieren; allerdings fanden sie keine Anerkennung, da ihre Pol-
stärke weit unterhalb einer von Dirac 1931 geschätzten Mindestgrenze lag.
Bereits im Jahr 1930 berichtete Ehrenhaft vor der Pariser Akademie der Wissenschaften
über Bewegungen mikroskopisch kleiner Partikel in Magnetfeldern.
Sein Grundversuch ist das magnetostatische Gegenstück zum elektrostatischen
Öltröpfchenversuch von Millikan.
So wie Millikan aus der Bewegung mikroskopisch kleiner, elektrisch geladener
Öltröpfchen im homogenen elektrostatischen Feld auf das Vorhandensein
elektrischer Elementarladungen und auf deren Größe schließen konnte, schloß
Ehrenhaft aus seinen Beobachtungen folgerichtig auf das Vorhandensein iso-
lierter, elementarer Magnetpole und auf deren Größe.
Die suspendierten Partikel bewegen sich im homogenen Magnetfeld entweder in
Feldrichtung oder in Gegenrichtung. Sie ändern ihre Geschwindigkeit mit der
Feldstärke und bei Umpolung des Feldes kehren sie ihre Bewegungsrichtung um.
Wie beim Öltröpfchenversuch kann das Einsetzen von Bewegungen durch Belichtung,
insbesondere mit UV-Licht, ausgelöst werden(Photophorese).
Gemäß der klassischen Elektrodynamik würde man die Öltröpfchen oder suspendierten
Partikel als Träger einer Ladungsverteilung und/oder Ansammlung von elementaren
Stromschleifen betrachten.
Genau, man könnte dann die aus diesen Verteilungen resultierenden elektrischen
und magnetischen Felder einer Multipolentwicklung unterziehen und die Strahlung
der einzelnen Multipole messen, bzw. versuchen, gemessene Strahlung einzelnen
Multipolen zuordnen.
Hälst Du es für möglich, makroskopische magnetische Monopole künstlich herzustellen?
Die Schwierigkeit besteht in der ursächlich bedingten Vereinigung jedes elementaren
Magnetpols mit einer elementaren elektrischen Ladung, wobei ein Nordpol mit gleicher
Wahrscheinlichkeit mit einer positiven oder negativen Elementarladung verbunden ist.
Dasselbe gilt für Südpole. Trennt man positive und negative Elementarladungen, so
entstehen makroskopische elektrostatische Ladungen aber keine makroskopischen
magnetischen Monopole, weil dann im statistischen Mittel auf beiden Seiten gleichviel
elementare, sich gegenseitig ausgleichende Nord- und Südpole enthalten sind.
Aus dem gleichen Grund entstehen keine makroskopischen elektrischen Ladungen, wenn
mittels eines äußeren Magnetfelds elementare Nordpole von elementaren Südpolen
getrennt werden.
Kannst Du das im Sinne Deiner Äthertheorie etwas detailierter erklären?
Ja - Betrachte zum Beispiel ein Wasserstoffatom, das ionisiert wird.
Bei Ionisation bilden sich aus der Zirkulation, da Wirbellinien nicht abreißen
können, ein Freistrahl und elektromagnetisches Feld. Ein makroskopisches Magnetfeld
besteht aus elementaren, in sich geschlossenen Wirbelfäden gleichen Drehsinns.
Der Anfang eines Freistrahls erzeugt sowohl eine elektrische Elementarladung als
auch einen elementaren Magnetpol und das gleiche gilt für das Ende eines Freistrahls.
Und wie groß oder stark sind Deiner Meinung nach die so erzeugten Magnetpole?
Die Polstärke oder magnetische Ladung Qm ist gegeben durch den magnetischen Fluß
Phi des Freistrahls bzw. dessen Kern: Qm = Integral( >B d>A) = Phi.
Daraus folgt für die Stärke des elementaren magnetischen Monopols:
Qm = 0,7 10 exp(-19) T m m.
Aufgrund seiner Beobachtungen an mikroskopischen Partikeln, die sich in Richtung oder
Gegenrichtung eines homogenen Magnetfelds bewegen, gibt Ehrenhaft an: "die magnetischen
Ladungen sind von der Größenordnung 10 exp(-18) bis 10 exp(-20) T m m.
Hast Du auch eine Ahnung, wie groß die Kraft zwischen zwei elementaren Magnetpolen ist?
Gewiß doch - Für die im Vakuum zwischen zwei elementaren Magnetpolen wirkende Kraft Fm
gilt: Fm = (0,31 / r r) 10 exp(-33) N.
Für die Kraft zwischen zwei elektrischen Elementarladungen im Vakuum gilt:
Fe = (0,23 / r r) 10 exp(-25) N.
Du siehst daraus, daß bei gleichem Abstand r die magnetische Kraft um rd. acht
Zehnerpotenzen kleiner als die elektrische Kraft ist, was den Nachweis magnetischer
Monopole sehr erschwert.
Was ist eigentlich ein Freistrahl?
Ein Freistrahl oder Jetstream ist eine Beltramiströmung mit etwa gleichgerichteten
Strom- und Wirbellinien und gleicher Wahrscheinlichkeit für Rechts- oder Links-
schraubung. Ort ihrer Entstehung und Vernichtung ist der engste Querschnitt beim
Durchtritt durch einen Wirbelring.
Am Ursprung sind sie verbunden mit einer Senke, am Ende mit einer Quelle von D- bzw.
B-Linien, d.h. die mit den Enden eines Strahlstroms verbundenen Partikel sind nicht
nur Sitz elektrischer Elementarladungen, sondern auch Sitz elementarer magnetischer
Monople.
Ich muß noch einmal auf die künstliche Herstellung von magroskopischen magnetischen
Monopolen zurückkommen. Kannst Du ein Beispiel geben?
Aber sicher - Bringt man einen metallischen, elektrisch geladenen Stab in ein zu
seiner Achse paralleles Magnetfeld, so werden rechtsdrehende Nordmonopole und
linksdrehende Südmonopole vermutlich Plätze tauschen bis eien Separierung ungleich-
namiger Monopole erfolgt ist.
Trennt man nun den Stab in der Mitte durch, so sollten zwei entgegengesetzte,
makroskopische Monopole entstehen.
Zwischen den beiden Stabhälften wirkt dann aber außer einer magnetischen Anziehung
notwendig auch eine elektrostatische Abstoßung, denn bringt man die elektrischen
Ladungen zum Verschwinden, so verschwinden damit auch die mit den Elementarladungen
verbundenen elementaren Monopole.
Fiktives Interview mit WM Bauer(Äther- und Wirbelphysik)