Charge magnétique

Charge magnétique

Monopôle magnétique

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Un monopôle magnétique serait un type de particule de la physique représentant une charge magnétique ponctuelle. Son existence a été postulée pour la première fois en 1894 par Pierre Curie[1], et Paul Dirac en a formalisé l'aspect quantique en 1931[2].

Ce type de particule, non observé à ce jour, ne fait pas partie de la théorie du modèle standard. Malgré d'intenses recherches, on n'a pas encore trouvé la moindre trace de cette particule. Ce serait pourtant une découverte très remarquable puisque d'une part elle complèterait de façon naturelle la théorie de l'électromagnétisme en rendant les équations de Maxwell complètement symétriques sous la dualité électrique-magnétique et d'autre part elle donnerait une explication naturelle à la quantification de la charge électrique. En effet la condition de Dirac de quantification issue de considérations de la mécanique quantique impose à toute charge électrique q_e\, et toute charge magnétique q_m\, de vérifier la relation suivante

q_e q_m = 2\pi n\hbar\,

pour un certain entier n\in\mathbb{Z} et \hbar\, la constante de Planck réduite. Ainsi, si on pouvait montrer l'existence d'une seule charge magnétique il en découlerait naturellement une quantification de la charge électrique en unités de \hbar\,

Sommaire

Point de vue des équations de Maxwell

La dissymétrie expérimentale des équations de Maxwell par rapport à la dualité électrique-magnétique est liée au fait que le champ électrique est sourcé par les charges usuelles[3] qui lui donnent une divergence non nulle mais le champ magnétique est toujours de divergence nulle à cause de l'absence de charge ponctuelle correspondante. Expérimentalement, la seule source du champ magnétique provient de l'existence d'un courant électrique c'est-à-dire, un mouvement de charges électriques.

L'existence de monopôles magnétiques impliquerait donc également l'existence de courants magnétiques qui fourniraient également une source au champ électrique d'une nature différente des sources usuelles (charge localisée ou induction).

En physique des particules

Plusieurs théories de grande unification prévoient l'existence de monopôles ou au moins la possibilité de leur existence à haute énergie. Ces théories ne sont donc, actuellement pas encore validées ou invalidées en l'absence d'observations dans leur domaine de prédiction mais on peut imaginer des mécanismes expliquant leur non observation à notre échelle d'énergie habituelle d'observation.

Monopôles magnétiques vus comme des neutrinos magnétiquement chargés

Georges Lochak, ancien directeur de la Fondation Louis-de-Broglie, a développé une théorie des monopôles magnétiques, vus comme des neutrinos magnétiquement chargés[4]. Cette théorie est utilisée par les chercheurs de l'Institut de physique nucléaire Kourtchatov[5] (en Russie) pour expliquer les résultats d'une expérience de décharge électrique dans une feuille de titane[6]. L'expérience a été reproduite avec succès à l'école centrale de Nantes [7]

Notes

  1. ↑ Pierre Curie, « Sur la possibilité d'existence de la conductibilité magnétique et du magnétisme libre », dans Séances de la Société Française de Physique, Paris, 1894, p. 76 [texte intégral] 
  2. ↑ (en) Paul Dirac, « Quantised Singularities in the Electromagnetic Field », dans Proceedings of the Royal Society A, Londres, vol. 133, no 821, 1er septembre 1931, p. 60-72 (ISSN 1471-2954) [[pdf] texte intégral lien DOI] 
  3. ↑ qu'on peut également appeler des monopôles électriques.
  4. ↑ vulgarisation sur la théorie des monopôles magnétiques de Georges Lochak (fr)
  5. ↑ site de l'institut kurtchakov (en)
  6. ↑ Low-energy nuclear reaction and the leptonic monopole (en)
  7. ↑ Explosion électrique d’un fil de titane dans de l’eau en milieu confiné (fr)
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