关于磁单极子通过超导线圈的讨论

1 问题的提出 1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言了磁单极子的存在.1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想,如果一个只有S极的磁单极子从左向右穿过如图1所示的超导线圈圆环abcd,那么超导线圈中将会出现什么现象呢?     

磁单极子进展概述

自磁单极子概念被狄拉克提出以来,不管是理论还是实验物理学家都一直在努力寻找,但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据.最近,一些凝聚态物理学家声称在动量空间以及自旋冰材料中找到了磁单极子存在的有力证据,并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象.这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝新的曙光.作为电动力学教学内容的补充,本文拟把磁单极子的最新进展做一个概述,让大学生对此有一个全面的认识,从而激发他们学习和科研的兴趣.     

关于磁单极子的探索

磁单极子的概念自狄拉克提出以来,科学家一直都在努力寻找。虽然在理论上进行了深入的研究,但是在实验中,迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据。文章从麦克斯韦方程组的对称性及电荷量子化的角度介绍了磁单极子的提出,磁单极子的单位及性质。并介绍了关于磁单极子的实验探索,除了历史上著名的两次实验外,科学家还在自旋冰中观察到磁单极子的“准粒子”。     

物理学家发现磁单极子准粒子

几十年以来，科学家一直在坚持不懈地寻找磁单极子。现在己观察到的磁性粒子南北极都是成对出现的，而要找的磁单极子仅有一个南极或一个北极。2009年9月3日出版的《科学》杂志上，两个凝聚态物理科研组独立报告了他们的可喜发现：固体材料中微小的波动行为很可能是磁单极子存在的迹象。     

回望寻找磁单极子的漫漫迷路

简述了国内外物理学家寻找磁单极子的实验进程，并分析了实验尚未成功的原因及提出今后实验的方向．     

自旋冰材料Dy_2Ti_2O_7的磁单极子激发与热传导行为

本文研究了自旋冰材料Dy_2Ti_2O_7单晶中准粒子—磁单极子的激发和导热行为.测量了沿[100],[110]和[111]方向外加磁场时的热导率;细致的分析了此时磁单极子输运过程受到的影响,其中分别考虑了磁场对磁单极子能级和运动的作用.结果表明磁单极子的导热行为随磁场的变化在定性上与测量结果相符.然而通过进一步定量计算可以得出,磁单极子导热下降很可能并非Dy_2Ti_2O_7热导率变化的主导因素.     

磁单极子存在吗?

一、关于磁单极子存在的理论依据 1931年P.A M.Dirac[1]在寻求电荷的量子化的解释时,预言了单个磁极的存在,并给出了电荷与磁荷的关系: g=nhc/2e=ne(137/2) =ng.其中h是约化普朗克常数;n是一个非零的整数;c是光速;c表示电荷;g表示磁荷;g0=68.5e是单位磁荷. Dirac的论断对磁单极的理论研究和实验寻找工作起了重要的推动作用.但是许多年里没有一个实验物理学家找到磁单极子存在的证据. 在长期的实验寻找失败之后,在理论研究上却有了若干新的进展.1974年荷兰的G.’tHooft[2]及苏联的A.M.Polyakov各自独立地发现基本粒子相互作用理论(如规范…     

进一步寻找磁单极子的实验进展

本文介绍了进一步寻找磁单极子的实验进展。目前没有新的磁单极子候选者被观测到。慢磁单极子的实验流强上限:速度在(10~(-4)-10~(-2))c范围内的观测,低于3.0×10~(-12)cm~(-2)sr~(-1)s~(-1);在(10~(-3)-10~(-2))c范围的观测,低于4.1×10~(-13)cm~(-2)sr~(-1)s~(-1)。     

进一步寻找磁单极子的实验进展

本文介绍了进一步寻找磁单极子的实验进展。目前没有新的磁单极子候选者被观测到。慢磁单极子的实验流强上限:速度在(10~(-4)-10~(-2))c范围内的观测,低于3.0×10~(-12)cm~(-2)sr~(-1)s~(-1);在(10~(-3)-10~(-2))c范围的观测,低于4.1×10~(-13)cm~(-2)sr~(-1)s~(-1)。     

地下粒子物理与天体物理实验

８０年代以来在地下进行了研究质子衰变、寻找磁单极子、研究无中微子双β衰变及寻找暗物质等实验，得到的都是负结果；但记录到ＳＮ１９８７Ａ中微子暴事例。太阳中微子的探测实验也有很大的进展。     

舰船磁场磁单极子阵列法建模技术

针对现有舰船磁场等效源反演建模方法存在的精度较低和适应性不强的问题,提出了一种舰船磁场磁单极子阵列反演建模新方法,按照舰船铁磁结构布置磁单极子阵列,采用正则化技术进行舰船磁场的反演建模.建立了三种典型的磁单极子阵列形式:舰船水线平面上的长方形阵列、包围船体的长方体阵列、按照舰船铁磁结构分布的三维船体阵列.理论分析表明,三维船体磁单极子阵列减少了等效磁源设置的盲目性,所得到的等效磁源与真实磁源一致性高,能够更大程度地复现舰船磁场完整信息.利用典型虚拟舰船的磁场进行了验证试验,结果表明所提出的三维船体磁单极子阵列比长方形或长方体阵列具有更高的精度和适应性,特别是能实现舰船远磁场与近磁场、舰船上方和下方磁场之间的相互精确转换.所提出的三维船体磁单极子阵列模型具有复杂度小,建模简单,布置灵活的独特优势,为舰船磁场高精度反演建模、磁场定位等的数据处理和解释提供了新的技术选择.     

电动力学理论中的磁单极子

根据电磁场是规范场的现代物理学观点,在经典电动力学理论框架内讨论了磁单极子存在的可能性及其性质.文章的主要论点是指出在经典电动力学意义下,磁单极子不是朴素观念中的点磁荷,它的存在不会在空间激发非零的磁荷体分布,因而不会动摇经典电动力学的理论基础.引入磁单极子会导致经典电动力学理论具备电磁对偶变换下的对称性,但电磁对偶变换可以把理论的强耦合极限与弱耦合极限联系起来.     

新奇粒子和奇特物质的实验探索

根据理论预言及实验兴趣,我们设计了一系列实验,对轴子、重中微子、磁单极子、小电荷粒子和超重核块进行寻找。本文系统地报告这一系列实验工作,并且给出这些新奇粒子和奇特物质的限。     

新奇粒子和奇特物质的实验探索

根据理论预言及实验兴趣,我们设计了一系列实验,对轴子、重中微子、磁单极子、小电荷粒子和超重核块进行寻找。本文系统地报告这一系列实验工作,并且给出这些新奇粒子和奇特物质的限。     

同体对偶变换与不存在磁单极子的理论分析

通过同体对偶变换,讨论了没有磁单极子的电磁对称性.     

关于磁单极子通过超导线圈的再讨论

看过贵刊的《关于磁单极子通过超导线圈的讨论》[1](以下简称原文)一文,笔者认为原文至少有2处地方值得商榷.一是超导线圈中的电流I正比于Φ,与普通导体中电流正比于(dΦ/dt)不同.因为超导线圈的特性之一是线圈中的磁通量是不能变的.当有外来的磁通量Φ穿过超导线圈时,线圈中产生电流,电流产生的磁     

经线形式的磁单极子势

一、经线形式的磁单极子势自从Dirac提出存在磁单极子的假设以来,人们一直采用他所提出的势来讨论各种问题. Dirac势只有纬线方向的分量:它在θ=π方向无限大,即存在一根奇异弦.     

磁单极子找到了吗?

狄拉克于1931年首次提出了磁单极子的想法，磁单极子是一种携有孤立的北磁极或南磁极的粒子，但是对这种难捉摸的粒子的所有实验找寻均无结果。最近，一个由日本、中国和瑞士的物理学家组成的小组声称他们找到了磁单极子的间接的证据，该研究组在一块铁磁晶体中观察到反常的霍尔效应，他们认为这种现象只能用存在着磁单极子来解释     

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。     

关于电子-磁单极子的经典角动量

电子在磁单极子场中的特殊性质,很早就有所讨论,静止的电子-磁单极子(e-g)体系的电磁场带来的附加角动量,是众所周知的,将此附加角动量叠加到轨道角动量中,给出此体系的总角动量.这里有两点值得进一步探讨,首先,我们知道,体系的角动量守恒是由空间转动不变性所决定的,那么e-g体系的角动量如何由空间转动不变性导出,其次,e-g体系的总角动量,除了计入静态场的附加角动量外,还有否其他的贡献.本文对此作简短讨论. 早先Dirac在讨论磁单极子的电磁场时,电磁势有奇异性,存在奇异弦使体系的拉氏