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  • 1 # 書香海韻

    只能說這種東西可能存在。然而還沒被發現。

    單極磁體

    單極磁體類似磁單極子。磁單極子是科學家在理論物理學弦理論中提出的僅帶有北極或南極單一

    磁極的假設性磁性粒子。

    猜想

    單極磁體如果把無數條條形磁鐵的一極(比如N極)集中到一快,這樣就會形成一箇中間為一極(N)極外面是一極(S)的奇怪磁球,這就象物理上的單極磁體。這種假設成立嗎?

    推斷

    有一個長方體的雙極磁體,一頭是正極,一頭是負極 ,從中間將其一切為二,是不是就成了2個單極磁體呢? 答案是否定的,你會得到2個雙極磁體,無論切多少次,直到最後變成無數個原子狀態,也仍然是雙極磁體。

    假設

    實際上,到目前為止人類從未發現過單極磁體,但是根據物理公式的計算,單極磁體的存在是可能的,它存在於宇宙中的某處,等待人類去發現。

    發現過程

    單極磁體類似磁單極子。磁單極子是科學家在理論物理學弦理論中提出的僅帶有北極或南極單一磁極的假設性磁性粒子。在物質世界中,這是相當特殊的,因為磁性粒子通常總是以偶極子(南北兩極)的形式成對出現。磁單極子這種物質的存在性在科學界時有紛爭,迄今為止科學家們還未曾發現過這種物質,因此,磁單極子可以說是21世紀物理學界重要的研究主題之一。

    英國物理學家保羅·狄拉克早在1931年就利用數學公式預言磁單極子存在於攜帶磁場的管(所謂的狄拉克弦)的末端。當時他認為既然帶有基本電荷的電子在宇宙中存在,那麼理應帶有基本"磁荷"的粒子存在,從而啟發了許多物理學家開始了他們尋找磁單極子的工作。

    科學家們曾透過種種方式尋找磁單極子,包括使用粒子加速器人工製造磁單極子,但均無收穫。2009年9月4日,德國亥姆霍茲聯合會研究中心的來自德累斯頓、聖安德魯斯、拉普拉塔和牛津的喬納森·莫里斯和阿蘭·坦南特在柏林研究反應堆中進行了一次中子散射實驗,首次發現了磁單極子,並觀察到它如何產生於實際物質之中。他們研究的材料是一種鈦酸鏑單晶體,這種材料可結晶成相當顯著的幾何形狀,也被稱為燒錄石晶格。在中子散射的幫助下,研究人員證實材料內部的磁矩已重新組織成所謂的"自旋式義大利麵條",此名得自於偶極子本身的次序。如此一個可控的管(弦)網路就可透過磁通量的傳輸得以形成,這些弦可透過與自身攜帶磁矩的中子進行反應觀察到,於是中子就可作為逆表示的弦進行散射。

    在中子散射測量過程中,研究人員對晶體施加一個磁場,利用這個磁場就可影響絃的對稱和方向,從而降低弦網路的密度以促成單極子的分離。結果,在0.6K到2K溫度條件下,這些弦是可見的,並在其兩端出現了磁單極子。

    研究人員也在熱容量測量中發現了由這些單極子組成的氣體的特徵。這進一步證實了單極子的存在,也表明它們和電荷一樣以同樣的方式相互作用。

    在此項工作中,研究人員首次證實了單極子以物質的非常態存在,即它們的出現是由偶極子的特殊排列促成的,這和材料的組分完全不同。除了上述基本知識外,莫里斯對此結果進行了進一步的解釋,他認為此項工作正在書寫新的物質基本屬性。一般來說,這些屬性對於具有相同拓撲結構(燒錄石晶格上的磁矩)的材料來說都是適用的。

    研究人員認為,此項技術將產生重要的影響。不過,最重要是,它標誌著人們首次在三維角度觀察到了磁單極子的分離。

  • 2 # 手機使用者前途無亮

    說有單極磁鐵就是沒有了解磁場的本質。磁場是因為運動而加強的電場。倆個異種電荷有了相對運動以後,它們的引力就會增強。倆個同種電荷有了相對運動以後,它們的斥力就會增強。這是我上高中時對洛侖滋力進行深度分析得出的。一個通電的導線環可以等效為一個磁鐵,一側是N極,另一側是S極。,倆個通電導線環相靠近時,如果電流方向一致,他們就相吸引,如果電流方向相反它們就相排斥。這也滿足同磁極相斥,異磁極相吸。那麼只要搞懂為什麼通了同向電流的導線是相吸引的,而通反方向電流的導線是相排斥的就知道了磁場的本質。我們假定倆條通了同相電流的導線它裡面的負電荷也就是自由電子的運動速度是相同的,這樣倆條導線的自由電子就是相對靜止的。它們之間的斥力由靜電常數決定。還有倆條導線中的正電荷也就是原子核也是相對靜止的。那麼倆個電中性也就是靜電平衡的導體哪裡來的吸引力呢?是什麼打破了電平衡呢?就在於一條導線裡的自由電子相對另一條導線裡的正電荷(原子核)有了宏觀運動,原有的靜電吸引力加強了!而倆條導線間自由電子的排斥力,原子核的排斥力都沒有變。如果是倆條通了反相電流的導線也是一個道理。倆邊的自由電子有了宏觀的相對運動,原有的斥力也加強了。如果還不明白,我打個簡單的比方,你站著不動。你面部面板裡外受到的都是一個大氣壓,是平衡的,你感覺不到力。當你向前奔跑時,由於運動氣體分子相對速度加快,面部面板的外側壓力增大。你就感覺到風了。空氣是電,風就是磁

  • 3 # 語境思維

    磁單極子(magnetic monopole),是量子理論巨人狄拉克的預測,全世界的大小牛們,都在挖空心思,尋找這個玩意,可是皆無果而終。真可謂,大神放出一個屁,地球也要抖三抖。下圖,是他設想磁單極子的模型。儘管人類的電磁技術應用,嫣然如火純青,但是關於電與磁的本質屬性,依然雲裡霧裡。電動力學、弦理論,搞得特複雜,還是沒說清楚。其原因或許,缺乏大理念與大邏輯支撐。

    我認為,磁單極子不存在。既不是玻色子,更不是費米子。打個比方,一張紙,其正面與反面,你無法分離開來。一塊條形磁鐵,即便變成磁粉,一粒磁粉依然有南北極。

    我不明,磁極現象的本質,不過退休了,有時間正在琢磨。我有五個直覺,以問答形式分享如下。

    第一問:電子與質子,是同源異速的費米子嗎

    答:當然是。粗略的理由如下。電子與質子比,質量小得多,能量大得多。對比數量級,基本抗衡。質子是卷積成球的慢電子,球形凸起,有排斥性,顯正電荷。電子是展開成帶的快質子,帶形糾纏,有吸引性,顯負電荷。

    不妨,質子就是正電子。沒有獨立的夸克,夸克電荷只是質子結構空間取向的代言。為方便一目瞭然,列出以下引數,省略了國際單位制:m/s, J/T, kg, m。

    電子軌速2.2×10^6質子軌速1.2×10^3。電子磁矩9.28×10^-24質子磁矩1.41×10^-26。電子質量9.11×10^-31質子質量1.67×10^-27。電子波長2.43×10^-12質子波長1.32×10^-15。

    第二問:電與磁的區別與聯絡是什麼?

    答:原子晶體的電子:若以光速運動,呈現電流現象;若以低速運動,呈現磁場現象。非晶體表面,電子的挪移速度慢,呈電荷,也可說成磁荷。

    第三問:用“感容振盪器”(振子)發射電磁波,電子被髮射到空中了嗎?

    答:當然沒有。那麼,空中的無線電波是什麼?——是玻色子物質波。電磁震盪的振子,激動了空間玻色子(空子,以太子)。相鄰空子以本來的光速,承載並調頻到振子頻率。

    第四問:被紫外線激發出來以光速運動的電子,還是電子嗎?

    答:絕不再是。因為電子一旦到光速,就變成了光子,由費米子突變為玻色子。

    第五問:場是物質嗎,空間是場嗎?

    答:當然是。場,是引力場、電磁場、電場、磁場等波色子物質的統稱。所有費米子,皆有自旋角動量與軌道角動量。前者是內秉天生的,後者與其它費米子和/或玻色子相互作用的的。

    自旋角動量與軌道角動量,產生向量不斷變化的向心加速度,因而向心力或引力。綜合角動量作用在空間空子,形成所謂的場。

    空間,是各種暗物質/玻色子的總和與存在方式。空間的空子,皆為玻色子,無處不在。有的空子,在費米子和/或玻色子內部,有的空子,在費米子和/或玻色子之間,充當物件量子的填充劑、粘接劑、載波器、調節器。

  • 4 # 大熊影視科技

    把一塊磁鐵切成兩半,就會產生兩塊磁鐵,每塊磁鐵都有自己的北極和南極。一個多世紀以來,物理學家們一直對這種明顯不存在孤立磁極或“磁單極子”的現象感到困惑。磁單極子的存在似乎是完全自然的;如果觀察到帶有磁荷的粒子,麥克斯韋方程將反映出電與磁之間的完全對稱性。但謎團依然存在:雖然所有已知粒子都是帶電或中性的,但還沒有發現任何粒子是帶帶磁性的,由保羅·狄拉克正式提出了磁單極子的理論。

    這可能是在類似於大型強子對撞機的條件下產生,歐洲核子研究中心阿特拉斯合作組織的科學家們設計了一種專門技術來尋找這種粒子的證據。根據狄拉克的理論,基本磁荷(1gd)的磁單極子電離物質方式與高電荷物體(HECO)相同。與電荷的平方成比例的大量能量沉積將被留在阿特拉斯探測器中,這些粒子就是透過這個探測器運動。因此,對具有這些特性的磁單極子研究與對多次(超過20次)電子電荷穩定粒子的研究密切相關。

    (博科園-圖示)觀察到Drell-Yan自旋0(左)和自旋1/2(右)單極子產生隨質量變化的95%置信水平上截面極限。圖片:ATLAS Collaboration/CERN

    阿特拉斯物理學家從阿特拉斯的跟蹤探測器和量熱計系統收集的資料中挑選出預期具有HECOs或磁單極子特徵的碰撞事件,以便進一步分析。這些候選事件是透過在量熱計中鑑別能量沉積較大和較窄區域以及在過渡輻射跟蹤器中相應的高電離痕跡來識別。阿特拉斯合作釋出了在13次TeV質子-質子碰撞中尋找磁單極子和HECOs的第一個結果。既然沒有證據表明磁單極子或觀察HECOs約束建立了自旋為0和自旋-粒子假定Drell-Yan電磁對生產機制。

    迄今為止,該研究是對1 ~ 2gd磁荷範圍內磁單極子最敏感的研究,超過了MoEDAL專用實驗的結果,但MoEDAL的探測範圍更大。該研究還改進了先前對直接產生磁荷為1gd磁單極子的限制(見圖),大約是原來的五倍。此外,這是第一次研究荷電比超過電子荷電60倍的HECOs,從而超過了CMS和ATLAS合作之前研究的範圍。阿特拉斯再次被證明是一個強大的科學研究工具,透過它的通用探測能力,物理學家將能夠繼續尋找像磁單極子這樣的粒子。

  • 5 # 維特根斯坦

    這個問題很有趣!它涉及到很深刻的物理數學思想!那就是對稱性和守恆量!

    比如,大家都知道的 能量守恆,動量守恆!在艾米諾特基於抽象代數的思想提出諾特定理之前,這種尋求物理守恆量和對稱性的探索只是物理學家的一種直覺,並沒有理論基礎!知道諾特定理的提出,為這種物理學思想奠定了堅實的數學基礎,也就是說,物理學家們,大膽地去探索吧!這種探索是有數學根據的!

    我們在初高中的電磁學中知道,不可以透過改變電場來使磁荷移動,因為磁荷並不存在。換句話說,宇宙中的電和磁之間有著基本的不對稱性。這也是為什麼麥克斯韋方程組中的電場(E)和磁場(B)方程看起來如此的不同。從方程 ▽•B = 0 我們也可以看出這樣一個經驗事實:磁單極子並不存在。

    如果我們假設自然界中的確存在著磁荷和磁流,只是它們還沒有被發現而已。那麼我們就會發現,除了一些基本常數的不同外,麥克斯韋方程看起來非常的對稱!因此,僅從美學的角度而言(電學和磁學之間的對稱性),大多數人都願意去相信磁單極子的存在。

    在1931的時候,物理學家狄拉克(Paul Dirac)在向《皇家學會學報》遞交了一篇題為“電磁場的量子化異常”(Quantised Singularities in the Electromagnetic Field)[1]的論文中,就預言了磁單極子的存在與量子理論是一致的。狄拉克最初的目標並不是為了創立一個磁單極子的理論,它的出現似乎只是一個偶然結果,是在解釋基本電荷存在這一更基本的研究中出現的一個副產品。

    它們究竟在哪裡?在歷史上,尋找磁單極子最著名的實驗發生在1982年的情人節:在卡布雷拉(Blas cabrera)的實驗室中,記錄到了一次8磁子的訊號,這意味著有一個磁單極子通過了超導線圈!這個發現引起了物理學家極大的熱情。此後,卡布雷拉建造了更大型的探測器,想要尋找更多這樣的訊號,卻再也沒有找到。

    這也是物理學這種試驗科學的最大問題,因為它不是基於邏輯推理一步步推出來的,而是基於試驗基礎上的歸納假設!所以它不是必然的,必須接受實踐的檢驗!沒有試驗的證據,這種假設就不能被認為是正確的!

    從那次試驗之後,第二個磁單極子再也沒出現過。難道卡布雷拉的實驗結果是一個極其不可能的故障?難道在宇宙中只有這麼一個唯一的磁單極子正好經過他的探測器?儘管他的實驗不能用其他原因作解釋,但即沒有被證明是錯的,又同樣沒有被確認是對的。一個單獨的事件並不足以改變磁單極子的命運——從一個理論預言的粒子到一個真實存在於自然界中的粒子!

    幾十年來,科學家並沒有放棄過尋找磁單極子的夢想,但均未成功。

  • 6 # 李志勇LZY

    大千境界單一物質獨立存在;

    它要受到天地經緯冷熱等影;

    構氣體兩分子拉開就磁單極;

    微立溫差電位磁強也吸斥力。

  • 7 # 愛玩遊戲的物理老師

    磁單極子是1931年狄拉克從分析量子系統波函式相位不確定性出發,得出磁單極子存在的條件。不過目前仍未被發現,如果誰發現了的話,諾貝爾物理學獎跑不脫

  • 8 # 千百萬年

    怎會沒有呢?地球不就是一個很有磁性引力的單極物體嗎,若沒有的話海水豈不幹枯,江河豈不斷流。地球儘管不是塊磁鐵,但磁鐵是她生的東西。

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