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.     

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.     

均匀极化(磁化)球体电场(磁场)的一种解法

根据场强叠加原理,一个均匀带电体的场强可表示为式中 p 是电荷密度,r=r_0—r′是场源点到场点的矢径,体积分(见图1)遍及电荷分布区域.另外,现行电动力学教程对下述问题都作了证明,即:均匀极化体的标势     

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…     

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.     

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。     

电磁学与电动力学中的磁单极-Ⅱ

本系列文章一共4篇,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.本篇文章主要介绍狄拉克磁单极是如何展示矢量势的规范变换的.我们首先简要介绍规范变换与规范对称性及狄拉克磁单极与狄拉克弦,然后讨论狄拉克磁单极与规范变换的联系.我们显式演示狄拉克弦摆动产生的规范变换,弦摆动区域对场点所张的立体角正比于规范变换的变换函数.磁偶极子则可以由两个无穷靠近的正反狄拉克磁单极构成.相应两条狄拉克弦位置的变化都对应磁偶极子矢量势的规范变换,特别当两条弦重合时弦效应相互抵消,只剩下纯的磁偶极子.传统的由磁偶极子产生的矢量势的规范变换则可以图像化为组成磁偶极子的正反狄拉克磁单极的狄拉克弦的摆动.我们显式地计算了位于坐标原点弦为直线的狄拉克磁单极,并进一步构造了没有奇异的吴大峻-杨振宁磁单极.     

点电荷在拓扑绝缘体和导体中感应磁单极

利用电势和磁标势的第一类零阶贝塞尔函数的公式及拓扑绝缘体材料的本构关系, 推导了点电荷在电介质、 拓扑绝缘体和接地导体三个区域的感应电势及感应磁标势. 研究表明: 点电荷 在电介质、 拓扑绝缘体和接地导体中感应了像电荷和像磁单极; 感应像电荷和感应像磁单极的大小和正负除了与场源电荷、 拓扑绝缘体材料参数等因素有关外, 还与像电荷和像磁单极所处的空间位置有关.     

't Hooft单极场中泡利方程的精确解

本文利用活动标架的方法, 计算了同位旋I为任意整数或半整数自旋1/2粒子在't Hooft-Polyakov磁单极场中的运动; 对于同位旋1/2总角动量J=0的情况, 给出泡利方程一个精确的散射态解. 并对磁单极的催化作用进行了讨论.     

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.     

费米子和Julia-Zee双子系统的束缚态条件

本文讨论了一个SU(2) Higgs场与费米子场的标量耦合模型. 主要结果是: (1) 把Julia-Zee双子处理为外势, 得到了费米子径向波函数所满足的联立方程程组; (2) 求出了无穷远处和零点附近的渐近解; (3) 定性地讨论了费米子束缚态存在的必要条件. 发现, 对于磁单极情形, 当h→0时, 必不存在费米子束缚态. 对于双子情形, 在h→0的情况下, 费米子束缚态可能存在.     

关于一种Yang-Mills场的类粒子解

1.在最近的工作中,应用球面上的联络和规范势对应的方法,证明了存在有O_5对称的SU(2)磁单极.用同一方法可以导出四维欧氏空间中SU(2)对称Yang-Mills场的类粒子解,并指出只有在四维的情况下才有如文[3]所得形式的类粒子解(以下把文[3]的解简称为BPST解).最近Jackiw和Rebbi指出BPST解实际上有O_5对称性.这个结论,其实已经包含在文[1]、[2]中. 鉴于BPST解可能有较重要的应用,因此我们在本文对中这个解作较系统的研究.     

正电子面沟道辐射的非线性特征

经典物理学指出,在电磁场中作加速运动的带电粒子将不断向外辐射能量.在晶体沟道中运动的带电粒子也不例外,晶格场可以使带电粒子的辐射能量达到很高.对于10MeV的正电子,辐射能量可达keV量级.粒子在沟道中的运动行为决定于粒子晶体的相互作用势,常用的相互作用势有Lindhard势、Moliere势和正弦平方势.由于粒子在沟道中的运动行为十分类似于震荡器中运动的自由电子,可望把沟道辐射改造为Χ射线激光或γ射线激光.从Lindhard势出发,将其展开到四次项,在经典力学框架内,粒子的运动方程可以化为含立方项的二阶非线性微分方程,并利用Jacobian椭圆函数和第一类全椭圆积分解析地表示了系统的解和粒子运动周期,导出了正电子面沟道辐射的瞬时辐射强度、平均辐射强度和最大辐射频率,指出了利用沟道辐射作为γ激光的可能性.     

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.     

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…     

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…     

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．     

关于带电粒子在磁单极场中运动的一些评注

指出教科书中关于带电粒子在磁单极场中的散射与电荷量子化的简化讨论存在明显的错误.通过对运动轨迹的仔细分析,得出的物理图像是:粒子从入射到出射,极距角θ和方位角?均发生了变化.特别是,当瞄准距离很大时,?的变化近似为±π/2.计算了角动量的变化并得到了合理的结果.顺便讨论了散射截面的计算.