磁单极狄拉克弦上磁场的显明形式

通过对磁单极矢量势的积分表示取旋度,可以自然得出与狄拉克弦对应的磁场项的显明形式,该狄拉克弦可以是任意曲线。本文对具有不同狄拉克弦的矢量势之间的规范变换作了一些评注,讨论了狄拉克描述与吴大峻-杨振宁描述中的电荷量子化问题。     

双孤子非线性干涉中的狄拉克磁单极势

本文深入研究了孤子干涉过程中的相位演化特性及其背后的拓扑矢势.基于一维非线性薛定谔方程的双孤子解,发现波函数密度零点广泛存在于拓展的复平面内,并且每一个密度零点对应狄拉克磁单极的矢势场.矢势场是由周期排布的具有相反磁荷的狄拉克磁单极对组成.通过观察磁单极子的运动,可以方便地理解干涉过程中的相位演化特征.特别发现,一对正负磁单极对在实轴上的碰撞恰好对应波函数相位在节点处的π跃变.此外,还对比讨论了线性波包干涉动力学中的狄拉克磁单极.结果表明狄拉克磁单极势广泛存在于波场的干涉现象之中,并且磁单极在拓展的复平面内分布特征可用于区分线性干涉和非线性干涉过程背后的拓扑性质.     

磁单极和电磁对偶性

根据狄拉克-麦克斯韦方程组和推广的洛伦兹力公式,讨论了磁单极和电磁对偶性的基本概念和物理意义.麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式可以通过对偶变化转化为电荷与磁荷并存的形式;但是狄拉克磁单极假设改变了麦克斯韦方程组的结构,任何对偶变换都不能将狄拉克-麦克斯韦方程组简化为只有电荷而没有磁荷的原始形式.采用推广的洛伦兹力公式,还证明了狄拉克-麦克斯韦电磁场的能量密度和玻印亭矢量,以及动量密度和动量流张量形式不变.最后,我们还将狄拉克-麦克斯韦方程组分解为仅仅分别包含电荷与磁荷的两组麦克斯韦方程,传统的电动力学理论可以直接推广应用于磁单极问题.     

电磁学与电动力学中的磁单极—V

作为本系列5篇文章的最后一篇,作者在电磁学和电动力学框架内用尽量科普的方式对比前4篇文章介绍一个磁单极很不奇特的性质.本文主要研究用小电流圈定义的磁偶极子和用正负磁单极对定义的磁偶极子的差别.文章仔细讨论一个在2012年曾在业界引起很多争议的由一个点电荷和一个磁偶极子构成的体系的可能的现象,并展示对这个体系,由正负磁单极对构成的磁偶极子比由电流圈构成的磁偶极子要简单和平庸许多.     

由正负磁单极对相互作用诱导的孤立狄拉克弦

基于三维旋量Gross-Pitaevskii(GP)方程研究在含时周期性外磁场作用下玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学行为.结果显示,在含时周期外磁场的作用下,铁磁态自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体将发生拓扑形变.当磁场的两个零点进入凝聚体后,自旋向上态的密度布居图在z轴上分别形成向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点在凝聚体内逐渐重合,向上和向下的凸起被拉长,最终自旋向上态在z轴上呈线状分布,这与理论分析预测得到的孤立狄拉克弦相对应.最后,通过计算凝聚体的超流涡度给出磁单极的表征图.结果显示,凝聚体在磁场的两个零点处形成正、负磁单极对,分别对应着自旋向上态在z轴上向上和向下的凸起.随着磁场的两个零点重合,正、负磁单极对中的两条狄拉克弦逐渐靠近,之后大约经5 ms,它们完全相连,最终形成孤立的狄拉克弦.     

关于非亚贝尔规范群的对偶荷(单磁荷)问题(Ⅱ)

本文把我们在前一工作中所发展的使规范势与球面上的联络相对应的方法推广于讨论有O(5)对称的SU(2)磁单极势,得到了有双弦奇异性及单弦奇异性的磁单极势的表达式.最后通过一个坐标-规范联合交换,得出了无奇异弦的,有O(5)对称的SU(2)磁单极规范势.     

旋转运动磁单极势与辐射能

近来许多工作给出磁单极势与场强的解,其中不少为静止磁单极的球对称解[1].最近的一些工作,讨论了匀加速直线运动磁单极的推迟势与场强[2],此外还给出任意变速运动磁单极势与场强的解[3].本文讨论作旋转运动磁单极的势、场强和辐射能的表示式.磁单极场的势与场强的表示式不同干电荷的场,但具有严格对偶相等的表现形式.至于辐射能,最大的辐射强度将分布在与磁单极旋转平面相垂直的z轴方向,而平行于旋转平面的方向辐射强度为最小. 我们知道,对于一个电荷和一个磁荷共存的体系,真空中的Maxwell方程可写成上式用四维电磁场张量可改写为式中民占…     

电磁学与电动力学中的磁单极-I

本文及后继三篇文章在电磁学和电动力学框架内分别介绍磁单极的若干奇特性质.针对由一个磁单极和一个点电荷构成的体系,首先证明这个体系的电磁场角动量具有极简洁的表达式并讨论可能的电荷量子化,然后显式地演示体系角动量的转化与守恒.     

磁单极理论的进展

这是关于磁单极理论最近某些工作的简短 综述.所取得的进展归因于某种观念的引进。 这种观念将时空分为若干个区域,从而消去奇 性 .这个观念是十分简单的,并将首先加以 讨论. (A)如何消除奇性 磁单极就是磁荷.虽然磁单极的概念必然 在经典物理中,在电学和磁学的早期就讨论过, 但是现代的讨论还要追溯到1931年,在狄拉克 的一篇重要文章[1]中,他指出量子力学中的磁 单极显示出某些附加的而且微妙的特征.特别 是,与强度为g的磁单极一起存在时、电荷和磁 荷必须在量子力学中被量子化.我们将用几分 钟的时间对这个结果给出一个新的推导。 如果…     

磁单极的三世三生——本科生硕士生博士生层面的磁单极精讲

磁单极是在科学文献和科普读物中经常可以见到的名词.本文从电磁学、电动力学、电-磁对偶性、规范不变性、各向同性的矢量势、量子力学、纤维丛理论、非阿贝尔规范场论、规范对称性自发破缺、孤子、暴胀宇宙论等几个不同的层面,回顾了人们对磁单极认识的逐步提高过程.在这个过程中,磁单极不断地以新的面貌再生,但是在现实世界中搜寻磁单极子的工作仍然任重道远.     

关于稳定磁场矢势的一些问题

关于稳定磁场的矢势,在一般教科书中讨论较少,现将有关的一些问题分述如下。 一、矢势的引入: 1对稳定磁场有　故可设:A即为矢势。 2.若 式中ψ为任意标量函数。则因　所以有: 此即A′仍为矢势。(2)所表示的矢势的变换称规范变换。 3.若　,利用规范变换 若使　财可有 因A′也为矢势,故利用规范变换总可以找到散度为零的矢势。 满足的矢势称矢势的库仑规范。在稳定磁场中运用矢势时,总是认为矢势满足库仑规范。 4.若　进行规范变换　,则有若使　则有:　。这就是说,在矢势满足库仑规范时,仍可进行规范变换,只是此时标量函数平需满足拉普拉斯…     

电磁学与电动力学中的磁单极—Ⅲ

本文为作者磁单极系列文章的第3篇,该系列文章在电磁学和电动力学框架内用尽量科普的方式分别介绍磁单极的若干奇特性质.在本篇文章中作者通过一个实例显示有磁单极存在的点电荷系统的作用量涉及磁单极的部分在物理区域是不存在的,但在以物理区域为边界的高维非物理区域可以存在,考虑量子力学则要求点电荷必须是量子化的.     

变速运动磁单极场强的各种表式及磁单极势的积分形式

本文给出了加速运动磁单极场强的严格解.从势的积分定义出发导出了静止、匀速直线运动的磁单极势的具体表达式.讨论了加速磁单极势的形式问题.结果表明,在静止情况下得到吴-杨势.匀速运动情况下的势也可以通过Lorentz变换从吴-杨势得到.但加速运动磁单极的势不可能通过Lorentz变换得到.而加速电子的李纳-维谢尔势却可通过Lorentz变换得到.这表明加速磁荷与电荷有着本质的差异.     

可能包含磁单极的材料——“旋冰”

磁单极是物理学家们认为可以单独存在的一种粒子,包含孤立的南极或北极,1932年,英国物理学家狄拉克,从理论上预言磁单极是可以独立存在的,此后,物理学家们用各种方法去寻找磁单极子,但都一无所获。     

电磁学与电动力学中的磁单极—Ⅳ

本文为作者磁单极系列文章的第4篇,该系列文章在电磁学和电动力学框架内用尽量科普的方式分别介绍磁单极的若干奇特性质.在本篇文章中作者讨论用拓扑参量θ描写磁电介质,发现在这种介质上出现了电荷与磁单极作为双荷子共生的现象.如果进一步考虑到磁荷与电荷的量子化,则得到此介质的拓扑参量θ必须是π的分数或整数倍.     

对另一能流矢量表述的异议

在最近一篇文章中,莱(lai)认为用另一能流矢量[l]描述电磁能流比用坡印廷矢量更有道理。式中因为因此,对S和SN,通过封闭面流出的净的能流是相同的,即因此,在物理上究竟是(1)还是(2)更合理的问题,是不能只由正确地给出了净的能流确定的。本文指出SN的两个问题,用坡印廷矢量则没有这两个问题。 用(1)式的第一个困难是SN与规范变换有关,因此意义不明确。我们总可以作出一种规范变换 使之得到相同的电磁场。然而,通过这一变换, (2)式保持不变,但(l)式改变了。即使作出某一特殊的最好的规范选择,SN也不确定。例如,我们研究一个简单的直流电路…     

电磁场矢势和标势从洛伦兹势变换到库仑势的证明

电磁场的标势φ与矢势A具有规范不变性,可以进行规范变换.证明了洛伦兹势经过规范变换成为库仑势.     

统一场论中的磁单极

本文的主要目的是介绍磁单极理论的基本结果。 我们首先介绍Dirac磁单极的基本思想。然后,进一步评述统一场论中的拓扑磁单极,并说明磁单极在早期宇宙中是怎种产生的。最后,我们讨论磁单极问题上最惊人的现象——磁单极对核子衰变的催衰化作用及其温度依赖关系。     

统一场论中的磁单极

本文的主要目的是介绍磁单极理论的基本结果。 我们首先介绍Dirac磁单极的基本思想。然后,进一步评述统一场论中的拓扑磁单极,并说明磁单极在早期宇宙中是怎种产生的。最后,我们讨论磁单极问题上最惊人的现象——磁单极对核子衰变的催衰化作用及其温度依赖关系。     

磁单极与磁洛伦兹力

概述了磁单极概念的历史发展,从洛伦兹变换出发,利用电磁场张量和四维力的协变性以及电荷相对论不变,直接证明了运动磁单极受磁洛伦兹力,建议了一个磁洛伦兹力的验证方案,并用磁洛伦兹力公式导出狄拉克电荷量子化条件．证明了磁洛伦兹力公式具有与库仑定律相同的精确度．