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只有一個磁極的物體叫什么??現(xiàn)在有沒有被發(fā)現(xiàn)?

來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 14:59:58
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只有一個磁極的物體叫什么??現(xiàn)在有沒有被發(fā)現(xiàn)?熱心網(wǎng)友:磁單極子,還沒被發(fā)現(xiàn)。就是只帶一種磁性的物質(zhì)?,F(xiàn)在還沒找到,我估計(jì)是不存在這種物質(zhì)的###熱心網(wǎng)友:磁單極,目前還沒有發(fā)現(xiàn)磁

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磁單極,目前還沒有發(fā)現(xiàn)磁單極。

 

任何一個磁體都有兩個磁極,無論被分割成多小

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磁單極(圖1)

磁單極是科學(xué)家在理論物理學(xué)弦理論中提出的僅帶有北極或南極單一磁極的假設(shè)性磁性粒子。在物質(zhì)世界中,這是相當(dāng)特殊的,因?yàn)榇判粤W油ǔ?偸且耘紭O子(南北兩極)的形式成對出現(xiàn)。磁單極子這種物質(zhì)的存在性在科學(xué)界時有紛爭,迄今為止科學(xué)家們還未曾發(fā)現(xiàn)過這種物質(zhì),因此,磁單極子可以說是21世紀(jì)物理學(xué)界重要的研究主題之一。   把一根磁棒截成兩段,可以得到兩根新磁棒,它們都有南極和北極。事實(shí)上,不管你怎樣切割,新得到的每一段小磁鐵總有兩個磁極。因此,人們認(rèn)為磁體的兩極總是成對的出現(xiàn),自然界中不會存在單個磁極。

1932年,著名的英國物理學(xué)家狄拉克,從理論上預(yù)言磁單極是可以獨(dú)立存在的。他認(rèn)為:“既然電有基本電荷——電子存在,磁也應(yīng)該有基本磁荷——磁單極子存在?!彼倪@一預(yù)見吸引了不少物理學(xué)家用各種方法去尋找磁單極子。人們在各種物質(zhì)中,如礦物、火山灰、隕石、月球土壤中尋找磁單極子;也在加速器產(chǎn)生的粒子中尋找過磁單極子,用最先進(jìn)的方法和最精密的儀器,但都一無所獲。漸漸地,人們認(rèn)為磁單極子可能根本不存在。

  但是,在1975年,美國科學(xué)家在高空氣球上探測宇宙射線時,意外地發(fā)現(xiàn)了一條單軌跡。經(jīng)分析,認(rèn)為這條軌跡是磁單極子留下的痕跡。然而這并不能說明真正找到了磁單極子。1982年2月14日,美國斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家布拉斯·卡布雷拉宣布,他利用超導(dǎo)線圈發(fā)現(xiàn)了一個磁單極子,不過后來再沒有找到新的磁單極子??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)必須能經(jīng)得起多次的重復(fù),所以,僅有這一事例還不能證實(shí)磁單極子的存在。

  目前,尋找磁單極子的工作仍在繼續(xù)進(jìn)行,科學(xué)家們不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,提高探測儀器的精度。實(shí)現(xiàn)理想也許要經(jīng)過好幾代人的努力,這是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。一般看來,磁的來源總是同電相關(guān)的,即由電的運(yùn)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(fù)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?yàn)殡娦灾屑扔须娋?帶有正電極和負(fù)電極)的存在,也有分開的正電荷和負(fù)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?yàn)橹挥写啪?,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(xiàn),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(shí)驗(yàn)上得到證實(shí),并成為阿爾法磁譜儀的重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)觀測和理論研究的重視。這是因?yàn)榇艈螛O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(shí)驗(yàn)觀測方面,曾利用多種高能加速器進(jìn)行許多實(shí)驗(yàn),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(jìn)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(圖2),經(jīng)多方面分析研究,認(rèn)為很可能是磁單極子的徑跡,但至今尚未得到重復(fù)證認(rèn);還曾多次在地面實(shí)驗(yàn)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(qiáng)計(jì)進(jìn)行磁單極子的探測,進(jìn)行了長達(dá)151天的日夜不停的磁單極子探測,僅有一次觀測結(jié)果(圖3)經(jīng)仔細(xì)分析研究,排除了多種干擾,認(rèn)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(jìn)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??偟恼f來,幾十年來經(jīng)過多方面和大量的關(guān)于磁單極子的實(shí)驗(yàn)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(shí)。

  在磁單極子的理論研究方面,也曾提出過多種的學(xué)說,各有其特點(diǎn)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。

  總的看來,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(shí)驗(yàn)觀測和理論方面繼續(xù)進(jìn)行研究的科學(xué)問題。