磁单极子存在吗?

一、关于磁单极子存在的理论依据１９３１年Ｐ．ＡＭ．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....     

寻找磁单极子和分数电荷(下)

2.磁单极子 电荷和电偶极子在自然界里比比皆是.但是,实验上从来没有证实过孤立磁荷的存在[1].磁仍极子是十分普通的,但把一个磁偶板子分成两个,并不得到两个相反的磁荷,而是得到两个更小的磁偶极子.电和磁之间的对称性是人们所向往的一件好事情,所以,物理学家们愿意相信,磁单极子(磁荷)是存在的.不过,如果没有确实的实验证明,就无法作出这样的结论. 存在磁单极子的一个有说服力的理论论证,是1931年狄拉克(P.A.M.Dirac)提出来的[2].他考虑在一个磁荷的场中的单个电子,发现量子力学(角动量的量子化)要求基本电荷(e)和基本磁荷(g)之间成立如…     

磁单极子之谜

 在历史上,人们最初认为磁现象是正负磁荷产生的。但是,长期以来,从没有人发现过单独的磁北极或磁南极。因此,传统上认为磁是一种固有的双极现象,即任何一块磁体无论怎样细分,最后每一小块磁体总是显示出两个相反磁性区--磁北极和磁南极,这就是两磁极的不可分性。在安培提出分子电流是物质磁性的基本来源之后,这种不可分性得到了完满的解释。此后又断言,单独的磁荷或磁荷的基本单元--磁单极子是不存在的。这一论断构成了宏观电磁理论的基础,例如磁场的高斯定理就是自然界不存在磁单极子的数学表述。然而,这并不妨碍探索微观领域中是否存在磁单极子成为物理学家很感兴趣的一个课题。     

微通道板及其应用(Ⅰ)

一、微通道板的工作原理和发展历史微通道板是从光电借增管、通道电子倍增器发展而来的．什么是光电倍增管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌ－ｔｉｐｌｉｅｒ简称为ＰＭ）、通道电子倍增器（ｃｈａｎｎｅｌｄｅｃｔｒｏｎｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ简称为ＣＥＭ）和微通道板（ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ　ｐｌａｔｅ简称为ＭＣＰ）的工作原理呢？这必须从１９０５年爱因斯坦［１］提出的光电效应讲起,著名的爱因斯坦光电方程是：式中ｈｖ是光子能?...     

关于SU(2)规范场的结构

最近,吴大峻、杨振宁发现在Abel的U(1)规范场的情况下,磁荷的量子化数值与纤维丛的示性数相对应。但是在SU(2)规范场的情况下,由于球面上的SU(2)丛只有一种类型,于是必须寻找另外的拓扑不变关系,用它的特征类来区分具有不同单磁极的规范场。在文献[2]中我们曾注意到单磁极与SU(2)规范场的电荷算符的同位旋方向的拓扑关系,本文进一步结合SU(2)纤维丛及其U(1)子丛的关系,研究SU(2)规范场的分类。     

测量金属玻璃饱和磁致伸缩常数的张力磁化法

铁磁物质有四个内禀磁性量：饱和磁化强度（Ｍｓ）、居里点（Ｔｃ）、磁晶各向异性常数（Ｋ）和磁致伸缩常数（λ）．由于金属玻璃中原子的非晶型排列,磁晶各向异性不存在,磁致伸缩常数的各向异性也很小,可以取各个方向相同的饱和磁致伸缩常数λｓ,因而λｓ成为与Ｍｓ和Ｔｃ并列的三个内禀磁性量之一．鉴于λｓ在铁磁金属玻璃技术磁化中所起的重要作用,以及它同物质结构间的紧密关系,近十年来,已对多种金属玻璃作了λｓ?...     

Q&A 问答

Q：外尔费米子是磁单极子吗？二者有什么关系吗？ 
A：说外尔费米子是“磁单极子”是一种数学上的类比,指的是外尔费米子在量子力学的相空间满足的方程,跟磁单极子在普通空间里的运动方程是一样的。在经典理论中,磁场是无源场,即所有的磁力线都是封闭的,但如果真的存在“磁单极子”的话,磁力线就会从正磁荷处产生出来,到负磁荷处消灭。这样带正负磁荷的磁单极子就会形成磁力线的“源”和“漏”。凝聚态物理中发现的外尔费米子也具有这种有趣的特性,外尔费米子的存在会导致相空间中的“贝里曲率” 形成跟磁单极子周围的磁场非常类似的“源”和“漏”的结构,因此我们常常说外尔费米子就是凝聚态物理中的“磁单极子”。     

磁荷对中子星质量半径比的约束

讨论了荷电(磁)质点的量子力学波方程及其解. 由磁场中解的奇异性讨论了磁单极的存在; 由Rubakov-Callan模型推知中子星可能含有大量磁单极. 然后采用中子星的结构方程, 讨论了磁荷对中子星质量半径比的约束, 分别得到了磁荷对中子星质量半径比上限的影响 和磁荷对中子星质量半径比下限的影响的数学表达式. 关键词： 磁单极 中子星 质量半径比     

磁单极

在经典电动力学的麦克斯韦方程组中,·D=σf,而·B=0。这意味着和电荷相应的磁荷(磁单极)不存在。因而,在经典的麦克斯韦电磁理论中,电和磁并不处在完全对称的地位。对此,人们不很满意。如果自然界有磁荷存在,那么只要假定所有粒子的磁荷一电荷比是同一常数,总能通过适当的数学变换使麦克斯韦方程组仍具有目前这种形式。 近代对磁单极的讨论始于1931年Dirac的一篇文章[1]。Dirac指出:如果自然界有磁荷存在,则任何粒子的电荷就必须是量子化的,即必须是电子电荷的整数倍。1974年,A,M.polyakov(苏联)和G.t’Hooft(芬兰)又指出:磁单极的质量…     

写磁头对记录介质中输出信号的影响

在对垂直二层膜介质的输出信号随时间衰减的实验测试中,发现当使用单磁极磁头兼作读写磁头时,输出电压的变化量很大.通过对这一现象的研究发现,影响介质退磁的外界原因主要有磁头主磁极膜磁畴的不稳定性和信号读出过程中主磁极对外界游离磁场的汇集吸收作用.同时提出了解决方案 关键词： 衰减 垂直二层膜介质 单磁极磁头 磁畴     

铁磁体中热磁电动势的测定

铁磁体中热磁电动势的测定单聚海（东北电力学院）一个磁矩是Ｍ的磁偶极子，在外磁场。里，具有的相互作用能是（图１）：Ｗ＝ＩＳＢｃｏｓａ＝Ｍ·Ｂ（１）而作用在其上的广义力（磁力矩）是对于铁磁性物质，磁矩Ｍ可以理解成自由电子的磁矩μ．在没有外磁场存在时，自由...     

孤立子及其相互作用的初等分析（续）

孤立子及其相互作用的初等分析（续）佘守宪（北方交通大学物理系，北京１０００４４）４Ｔｏｄａ晶格的单孤子解与双孤子解４．１Ｔｏｄａ晶格波［６］先考虑一维晶格的线性色散波．如图５，设在直线上有质量为ｍ、相邻距离为ｄ的无穷多个粒子，在相邻两粒子间的准弹性力...     

在地磁场中宇宙磁单极的行为

一、引 言 人类对磁现象的认识经历了三个发展阶段.第一阶段是关于天然磁石和地球磁场的发现、认识和应用.我国勤劳、勇敢、智慧的祖先最早发现了天然磁石并加以利用,因而在这一阶段中,我国的成就居于世界首位.更深入研究宏观磁现象与电现象之间的联系属干第二阶段,十九世纪建立的麦克斯韦电磁理论成为这一阶段的主要标志.第三阶段是从十九世纪末开始的.人们在研究物质的电磁结构的同时,认识到量子化是物质的微观特性.就在深入探讨电荷量子化的过程中,Dirac发现孤立的磁极在理论上是容许存在的[1]. 磁单极是否确实存在?目前,这一问题无论在…     

100μmFIR-FEL摇摆器的改进

经过几年实验发现，摇摆器的磁场强度、峰值误差和好场区宽度对束波作用效率有很大影响。为了提高摇摆器性能对摇摆器如下改进：（1）提高磁场强度：永磁块材料采用北京钢研院的钕铁硼N39SH，其风达到11．6kOe（10e≈79．578A／m），B，达到12．3kGs（1Gs=10^-4T），（BH）max为36MGOe；摇摆器周期长度由30mm改为32mm，磁块与磁极宽度的比值由9：6改为11：5；（2）减小峰值误差和增加好场区宽度：改进永磁块、磁极的形状和固定方式，从机械上消除不规则磁块、磁极形状带来的负面影响。通过上述改进可以提高单电子小信号增益与理想增益的比率，即提高整个摇摆器品质。精密的磁场自动测量系统是摇摆器调试过程中所必须的装置，该系统经过改进，具有高精度、高稳定度、可同时监测x、y、z方向磁场值、操作方便等优点，为摇摆器的研制打下良好基础。     

有限一维二元离子晶体的表面电子态

１９６０年Ａｅｒｔｓ[１］用散射矩阵研究了一维二元离子晶体的表面电子态．随后,Ａｍｏｓ和Ｄａｖｉｓｏｎ[２］,Ｄａｖｉｓｏｎ和Ｋｏｕｔｅｃｋｙ[３］,Ｌｅｖｉｎｅｅ和Ｄａｖｉｓｏｎ[４］等也分别研究过这个问题,他们用的是半无限的一维模型．本文用分子轨道－原子轨道线性组合（ＭＯ－ＬＣＡＯ）法,并用ＴＢ（即Ｔｉｇｈｔ－Ｂｉｎｄｉｎｇ）近似（紧束缚近似）考察同类晶体的有限一维模型的表面态问题,导出表面?...     

什么是基本粒子的结构?

一、引言基本粒子有结构吗？现在对这个问题,似乎很少有争论了．确实,对于基本粒子主要是对强子的结构研究,已有二十多年的历史;尤其是各种夸克（“层子”）模型,包括引进不久的ｃ夸克（粲层子）以及各种袋模型,取得了丰硕的成果．尽管如此,大家对现状还是有怀疑的,自由夸克为什么在实验上始终找不到呢？为了把这种夸克的“禁闭性”纳入理论,人们作了各种各样的努力,方案繁多,但似乎都还不能令人信服地证明这一点．?...     

半磁半导体的输运性质和杂质态

半磁半导体是一类新型的半导体材料．本文主要阐述ｓｐ－ｄ交换相互作用对半磁半导体（ＳＭＳｃ）中输运特性和杂质行为的影响，讨论了量子输运特性，巨大负磁阻效应，磁场感生的金属─绝缘体转变等一系列新的物理效应以及束缚磁极化子的形成．     

向列相液晶清亮点两边的比热

液晶的向列相（Ｎ）－各向同性液相（Ｉ）相变点Ｔｃ称为清亮点．在接近Ｔｃ的Ｉ相,由于Ｎ相序参数涨落的影响,产生相变前效应[１］．相变前效应表现为一些物理量在趋近Ｔｃ时的异常增大,其中包括比热等等．有关Ｉ相比热异常的理论解释,最先由Ｉｍｕｒａ和Ｏｋａｎｏ（ＩＯ）[２］于１９７２年提出．ＩＯ通过ｄｅＧｅｎｎｅｓ的涨落理论,得出Ｉ相（与涨落有关的）比热为（见文献[２］的（７）,（８）式）其中Ｔ＊,ａ,Ｌ....     

反铁磁体KCuF3中的孤立子能量

考虑磁-声子耦合作用和磁子间相互作用,采用双子格模型和相干态表示,研究了自旋S=1/2反铁磁体KCuF3的非线性集体激发特性,求出了孤立子的能量和质量,并比较了磁性孤立子和局域性磁子激发能量。结果表明在一维反铁磁体KCuF3中发现孤立子激发是可能。     

反铁磁体KCuF_3中的孤立子能量

考虑磁 -声子耦合作用和磁子间相互作用 ,采用双子格模型和相干态表示 ,研究了自旋S =1/2反铁磁体KCuF3 的非线性集体激发特性 ,求出了孤立子的能量和质量 ,并比较了磁性孤立子和局域性磁子激发能量。结果表明在一维反铁磁体KCuF3 中发现孤立子激发是可能。