Wissen: Einzelne Magnetpole entdeckt

Normalerweise hat jeder Magnet zwei Pole. Auch wenn man die blau-roten Stäbchen aus dem Physikbaukasten immer weiter zerteilt, die Bruchstücke haben stets je einen Nord- und einen Südpol. Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts haben Physiker Theorien entwickelt, wonach es auch einzelne Nord- oder Südpole geben kann, die keinen Gegenpart haben. Der praktische Beweis dieser Monopole fehlte jedoch. Nun ist es einem internationalen Forscherteam am Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie in Berlin gelungen. Wie das Team um Jonathan Morris online im Fachjournal „Science“ berichtet, haben sie mithilfe von Neutronenstrahlung diese rätselhaften Magnetstrukturen nachgewiesen.

Der bereits vor 88 Jahren veröffentlichten Theorie Paul Diracs zufolge befinden sich die Monopole an den Enden von „Dirac-Strings“. Im Gegensatz zum geraden Stabmagneten handelt es sich dabei um schlauchartige Gebilde, die magnetische Eigenschaften haben. Als Morris und sein Team nun einen Kristall aus Dysprosium-Titanat mit Neutronen beschossen, konnten sie anhand des Streumusters der Elementarteilchen auf die innere Struktur des rund einen Zentimeter großen Klötzchens schließen. Dabei fanden sie heraus, dass der magnetische Fluss entlang von wirr angeordneten Schläuchen erfolgt. Deshalb werden die Strukturen auch als „Spin-Spaghetti“ bezeichnet.

Als die Wissenschaftler ein äußeres Magnetfeld anlegten, konnten sie die Spin-Spaghetti teilweise entwirren und an deren Enden die postulierten Monopole eindeutig nachweisen. Die besten Resultate erzielten sie bei Temperaturen zwischen 0,6 und 2 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt. nes