XXV. LAS PROPIEDADES DEL MONOPOLO MAGNÉTICO

TENEMOS, pues, que el formalismo de Schrñdinger, el principio de equivalencia de Dirac y la electrodinámica llevan por fuerza a la siguiente conclusión: si hay un monopolo magnético de intensidad m, entonces 2me = nc, y la carga eléctrica está cuantizada.

Ya hemos mencionado la relación adimensional c/e²=137. De aquí, y con el valor más pequeño posible de n, n = 1, tenemos

para la intensidad mínima del polo magnético. Es decir, el monopolo es cerca de 70 veces más intenso que la carga eléctrica; el monopolo es, por decir lo menos, algo "grandote" comparado con un electrón.

Veamos ahora cómo podría aparecer un monopolo desde el punto de vista experimental. Primero, nos damos cuenta de que el monopolo es estable, pues al igual que la conservación de la carga, las ecuaciones de Maxwell exigen la conservación de la intensidad de los polos magnéticos. La única forma de aniquilar un monopolo, digamos sur, sería haciéndolo chocar contra otro de signo opuesto: el monopolo norte sería la antipartícula del monopolo sur. Por la acción recíproca, se busca crear un par monopolo-antimonopolo con los grandes aceleradores hoy disponibles. Este fenómeno de creación de pares magnéticos no ha sido observado hasta el presente.

Si un monopolo de Dirac existiera, ¿qué trazas dejaría al cruzar la materia? Al pasar, con gran velocidad, a través de un material, se produciría una fuerte ionización de los átomos que encontrara el monopolo en su camino. Es decir, el monopolo sacaría los electrones de la influencia del núcleo atómico, arrancándolos violentamente del átomo. Este proceso de ionización también lo causa una carga eléctrica, pero de manera menos brusca. Veamos la comparación entre ambos procesos.

Una partícula cargada que pase cerca de un átomo podrá jalar alguno de sus electrones y así ionizarlo. La fuerza entre carga y electrones es proporcional a la carga en la partícula, digamos Ze; esta fuerza actúa durante un intervalo de tiempo que es inversamente proporcional a la velocidad de la carga: mientras más despacio se mueva, mayor es el "daño" que causa al átomo. A medida que la carga pierde energía, su velocidad decrece y la ionización aumenta. Hacia el final de la traza, ésta se vuelve más gruesa.

Ahora tomemos en lugar de una carga un monopolo de Dirac. El campo eléctrico producido por un monopolo al moverse es semejante al campo magnético producido por una carga eléctrica, según vimos en la Figura 13. Si el monopolo cruza la materia con velocidad v, la fuerza que produce sobre los electrones atómicos sería proporcional a v. Para tener el efecto que causa, habrá que multiplicar la fuerza por el intervalo de tiempo que actúa; este último es, como antes, inversamente proporcional a v. ñEl efecto es independiente de la velocidad del monopolo! En consecuencia, la traza que deja a su paso no se engruesa al final; así podemos detectar el paso de un monopolo.

Por otro lado, el monopolo tiene una carga m que es muchísimo mayor que la eléctrica. Por ello m ioniza con una efectividad 10 000 veces mayor que una carga e. Al cruzar las placas con emulsión fotográfica que usan los físicos para detectar partículas, el monopolo dejaría una traza miles de veces más negra que la que deja un electrón que se mueva con la misma velocidad. También, gracias a esta fuerte ionización que induce, m pierde energía más rápidamente que e y las trazas son más cortas.