探索磁單極子——10月29日科學史上的今天

2018-10-29作者:科學π工作室 編著編輯:書問閱讀



電與磁猶如一對孿生兄弟,相互衍生、相互依存,形成豐富多彩的電磁世界。然而電與磁間有明顯的不同,正負電荷可以單獨存在,但是南北磁極(S、N)卻總是聯系在一起。


磁單極子最早是由英國著名物理學家狄拉克預言的,他創立了狄拉克方程以后,首先預言了“正電子”,兩年之后,正電子即被美國物理學家卡爾·安德森在宇宙射線中發現。狄拉克根據他的方程,還預言了另外兩個基本粒子,這就是“磁南極子”和“磁北極子”。


但幾十年來,磁單極子始終沒有蹤跡。


2008年,有三位英國凝聚態物理學家,從理論上做出了兩點預言:第一點,磁單極子如果出現,也是與其他粒子一起存在于一個“整體”之中;第二點,那種具有磁單極性質的“整體物”可能在某些特殊晶體里找到,他們建議在接近絕對零度的條件下,在自旋冰中去找尋。


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2007年10月29日,牛津大學的一個國際研究組首先發布了他們的研究結果,確認了自旋冰中存在著磁單極子的跡象。


2009年9月,由德國和法國兩位科學家領導的研究小組聯合在《科學》雜志上發布,在接近絕對零度的時候,它們的磁北極都彎向內部,而把磁南極顯露在外,致使四面體呈現磁單極特征。

到現在為止,在電與磁之間所存在的不對稱難題仍在困惑著人們,磁單極子的存在不僅將成為大統一理論和超弦理論正確性的證據,還有可能揭開長期以來一直困惑人們的問題,諸如有關宇宙的性質、自然作用力的性質等重大問題的線索。



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