磁單極子存在嗎？

【專家解說】：一般看來，磁的來源總是同電相關(guān)的，即由電的運動(電流)產(chǎn)生磁場，而且產(chǎn)生生物質(zhì)磁性的磁矩也是同自旋和電荷相聯(lián)系的。這樣磁矩的兩個磁極(北極和南極，或稱正磁極和負磁極)便是不能分開和分離存在的。這同物質(zhì)的電性是很不相同的。因為電性中既有電矩(帶有正電極和負電極)的存在，也有分開的正電荷和負電荷的存在。這樣就造成了磁和電的不對稱，使描述電磁現(xiàn)象的麥克斯 韋電磁方程組也顯得不對稱，例如電通密度的散度為電荷密度，而磁通密度的散度卻為零(0)，因為只有磁矩，沒有分離的磁荷(磁極)。但是獲得1933度諾貝爾物理學(xué)獎的英國物理學(xué)家狄拉克在1931年提出了磁單極子理論。這位物理學(xué)家既在創(chuàng)建相對論性量子電動力學(xué)理論上有過重要貢獻，而且還有先提出了反物質(zhì)學(xué)說、磁單極子學(xué)說和基本物理常數(shù)隨時間變化學(xué)說，其中反物質(zhì)學(xué)說已在實驗上得到證實，并成為阿爾法磁譜儀的重點研究對象。而磁單極子學(xué)說自從1931年提出以來，到現(xiàn)在一直受到實驗觀測和理論研究的重視。這是因為磁單極子問題不僅涉及物質(zhì)磁性的一種來源，電磁現(xiàn)象的對稱性，而且還同宇宙極早期演化理論及微觀粒子結(jié)構(gòu)理論等有關(guān)，故成為科學(xué)界關(guān)注的一個重要問題。例如在實驗觀測方面，曾利用多種高能加速器進行許多實驗，但都未能產(chǎn)生出磁單極子；曾對地球古代大陸巖石和海洋底巖石、從天外降落到地球上的各種隕石、從月球帶回地球的月球巖石等進行觀測也未觀測到磁單極子及其留下的 特征徑跡，曾利用高空氣球和空間飛行器上的粒了探測器探測磁單極子，在很多次探測中僅觀測到一次的粒子徑跡，經(jīng)多方面分析研究，認為很可能是磁單極子的徑跡，但至今尚未得到重復(fù)證認；還曾多次在地面實驗室中利用高靈敏度和高磁屏蔽的超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)式磁強計進行磁單極子的探測，進行了長達151天的日夜不停的磁單極子探測，僅有一次觀測結(jié)果，經(jīng)仔細分析研究，排除了多種干擾，認為是一次磁單極子事例，但是后來雖然經(jīng)過多次重復(fù)探測，并且改進和增大了測量裝置，提高了測量靈敏度，但是都未能再觀測到磁單極子。總的說來，幾十年來經(jīng)過多方面和大量的關(guān)于磁單極子的實驗觀測，雖然曾有過兩次可能是磁單極子的觀測事例，但都尚未能得到重復(fù)的證實?！　≡诖艈螛O子的理論研究方面，也曾提出過多種的學(xué)說，各有其特點和根據(jù)。例如，除狄拉克最早提出的磁單極子學(xué)說外，還有：磁荷和電荷完全對稱并具有新的量子化條件的全對稱磁單極子學(xué)說；由著名華裔物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者楊振寧教授等提出的采用纖維叢新數(shù)學(xué)方法的量子力學(xué)磁單極子學(xué)說；應(yīng)用統(tǒng)一規(guī)范場理論的規(guī)范磁單極子學(xué)說；應(yīng)用愛因斯坦-麥克斯韋耦合場的相對論性耦合場磁單極子學(xué)說；應(yīng)用超弦理論和4維規(guī)范模型的超重磁單極子學(xué)說；超對稱和超弦磁單極子學(xué)說等?！　】偟目磥?，涉及磁學(xué)、電磁對稱、宇宙早期演化和微觀基本粒子結(jié)構(gòu)等多方面的磁單極子問題是仍需要從實驗觀測和理論方面繼續(xù)進行研究的科學(xué)問題。