Magnetricidad: Análogo magnético de la electricidad

Por primera vez, un grupo de científicos ha demostrado de manera experimental la existencia de un equivalente magnético de la electricidad, denominado “magnetricidad”. El trabajo, que se relaciona con los escurridizos monopolos magnéticos, ha permitido medir por primera vez el flujo de este análogo magnético de la corriente eléctrica. El experimento podría conducir a la creación de una nueva clase de memoria, denominada “magnetrónica”, de gran capacidad y pequeño tamaño.

Como cualquier chaval con un poco de curiosidad sabe, los imanes “normales” tienen dos polos magnéticos. Estos, ubicados en extremos opuestos del imán, reciben el nombre de polo norte y polo sur. Si uno corta un imán por la mitad, automáticamente obtiene dos nuevos imanes completos (aunque con menos “fuerza” que el original). Es decir, se “generan” instantáneamente los dos polos faltantes y no podemos fabricar un imán que solo tenga el polo norte o el polo sur. Si pudiesemos, a los polos individuales, aislados, se los llamaría “monopolos magnéticos”. El famoso físico Paul Dirac demostró en 1931 que los monopolos podrían explicar la cuantización de la carga eléctrica. Además, permitirían escribir las ecuaciones de Maxwell de forma completamente simétrica ante un intercambio de las cargas magnéticas y eléctricas. Pero hasta donde Dirac sabía, aunque repitiésemos el proceso de dividir en dos un imán hasta tener únicamente un electrón girando en una órbita, el campo magnético que generaría tendría, también, dos polos.

Por supuesto, esto no impidió que los físicos teorizaran sobre la existencia de monopolos magnéticos individuales. Estos, al no estar vinculados en parejas, pueden moverse independientemente uno del otro formando un hipotético material cristalino llamado hielo de spin. Si bien los átomos individuales que conforman este “hielo” seguirían teniendo polos norte y sur, los patrones en su orientación se propagarían a través del material y se verían como pequeños polos magnéticos que se desplazan libremente. Desde el punto de vista práctico, para un observador estos estos patrones se comportarían efectivamente como monopolos. No son, pero se le parecen lo suficiente.

Toda esta teoría comenzó a convertirse en realidad cuando en  septiembre de este año dos equipos de físicos lanzaron neutrones a gran velocidad sobre un “trozo de hielo de spin” conformado por átomos de titanio enfriados hasta muy cerca del cero absoluto. Midiendo el comportamiento de los neutrones luego del impacto, los científicos dirigidos por Tom Fennell, del Instituto Laue-Langevin en Grenoble, dedujeron que había monopolos presentes en el material. Ahora, los físicos de otro equipo, encabezado por Steven Bramwell, del Centro para la Nanotecnología de Londres en el Reino Unido, también han logrado medir la cantidad de “carga magnética” que poseen los monopolos y -por primera vez en la historia- medir el análogo magnético de la corriente eléctrica. El equipo ha llamado “magnetricidad” a este movimiento e interacción entre los monopolos. Los resultados de los experimentos, como ocurre a menudo, fueron publicados en la ultima edición de la revista Nature. Bramwell había sido parte de equipo original que realizó los experimentos con neutrones en septiembre.

De la misma manera que un flujo de electrones produce una corriente eléctrica, la “deambulación” de polos magnéticos norte y sur individuales genera una "corriente magnética". Para obtener información más detallada que la lograda en setiembre, el equipo de Bramwell inyectó muones -unos “parientes” de los electrones que “viven” muy poco tiempo- en el trozo de hielo de spin. Al desintegrarse los muones, emitieron positrones en direcciones que estaban determinadas por la existencia del campo magnético existente en el interior del hielo de spin. Analizando los datos, Bramwell supo no solo que había monopolos presentes, sino que se movían, produciendo una corriente magnética.

El experimento también permitió al equipo determinar la cantidad de carga en los monopolos magnéticos, que resultó ser de unos 5 magnetones de Bohr por ängstrom. Este resultado, que seguramente no te dice nada, se encuentra muy cercano al valor de 4.6 unidades que predecía la teoría. A diferencia de la carga eléctrica de los electrones (que es fija), la carga de los monopolos magnéticos varía con la temperatura y la presión a la que se somete el hielo de spin. Los colegas de Bramwell se encuentran exultantes. Shivaji Sondhi, de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, un viejo investigador del hielo de spin, calificó el nuevo logro como “el triunfo de una incursión experimental audaz”, y agregó que “el experimento en sí mismo y la determinación de la carga de los monopolos magnéticos es absolutamente sorprendente.”

El resultado podría conducir a la elaboración de una nueva clase de elemento de memoria, denominada “memoria magnetrónica”, que se utilizarían en los ordenadores de las próximas décadas. En la actualidad, los datos depositados en los discos duros de los ordenadores se almacenan magnetizando sus superficies con patrones que representan 0s y 1s. Bramwell cree que los monopolos podrían realizar el mismo trabajo pero de una forma mucho más compacta que cualquier otra disponible en la actualidad. Esto se debe a que los monopolos son del tamaño de un átomo. “Nos encontramos en las primeras etapas de la investigación, y nadie sabe qué aplicaciones podría tener la magnetricidad dentro de 100 años,” dijo.