在太極文化中預測並尋找磁單極子是否存在

2020-12-03 量子哥講微觀

在初中物理課本中我們學習了電磁轉化。它們就像一對孿生兄弟一樣電能生磁，磁能生電。通過用毛皮摩擦玻璃棒和用絲綢摩擦橡膠棒我們可以很容易的得到單獨存在的帶正電荷和帶負電荷的電子！但是不管我們怎麼玩弄一塊磁鐵永遠都得不到單獨的磁極子。因為磁極子永遠都是成對的以偶極子的形式出現。即使把一塊條形磁鐵無限的一分為二無限分割下去它永遠都只會有兩個極（N極和S極）。並且它們總是同時成對的出現，在越靠近兩極的地方磁場越強！那麼在宇宙中到底有沒有單獨存在的磁極子呢？

自英國科學家保羅狄拉克預言了磁單極子存在之後，關於探索尋找磁單極子的過程成了一部曲折坎坷的歷程！

科學家們曾通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。德國亥姆霍茲聯合會研究中心的喬納森·莫裡斯和阿蘭·坦南特在柏林研究反應堆中進行了一次中子散射實驗。在這次實驗中他們對鈦酸鏑晶體進行施加磁場幹涉來影響了弦散射的對稱性和方向從而降低了低弦網絡的密度促成了單極子的分離。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。

也有科學家利用高空氣球曾在地球大氣層外的宇宙中發現過一條罕見的軌跡，當時科學家們分析認為這條軌跡便是磁單極粒子所留下的軌跡！

離開科學依據，我們用中國的太極文化預測磁單極子是否存在。無極而太極，太極動而生陽，動極而靜，靜而生陰，靜極復動，一動一靜，互為其根，分陰分陽。太極文化包羅萬象其大無外其小無內！沒有永遠的陰，也沒有永遠的陽。至陰而復陽，至陽而復陰。磁極子從N極射出沿著磁感線進入S極或者從S極射出沿磁感線進入N極周而復始。這正如太極的陰陽兩極，有陰有陽但沒有永遠的至陰至陽。所以大膽的預測存在磁單極子！它總是在以一種中庸的方式存在著！我們需要施加在外因把它從中庸中素剝出來！

相關焦點

  • 尋找磁單極子
    經典電動力學並不排斥磁單極子，相反磁單極子的存在使得該理論更對稱。正如Maxwell 方程所示，描述電和磁的規律在真空中具有對偶對稱性(duality symmetry)—電參量和磁參量可互換而不影響方程的形式。這種對稱性在電流和電荷存在時被打破。它們沒有對等的磁參量與之對應。
  • 磁單極子,存在或不存在?
    通過改變磁場可以驅使電子移動，但是你不可以通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中電場（E）和磁場（B）方程看起來如此的不同（下圖）。從方程▽•B=0我們也可以看出這樣一個經驗事實：磁單極子不存在。只有在真空中，僅當ρ=J=0時，麥克斯韋方程才顯出一種對稱形式。
  • 磁單極子:歷經百年追尋 仍然「芳蹤」難覓
    在微觀上，帶電體可分割成單獨帶有正電荷和負電荷的粒子，正、負電荷可以單獨存在；但長久以來，人們從來沒有發現過單獨存在的磁極—磁單極子。磁和電的不對稱也使描述電磁現象的麥克斯韋電磁方程組顯得不對稱。　　那麼，磁單極子是否存在呢？20世紀初，量子理論的先驅保羅·狄拉克給出了他的預言。1931年，狄拉克首先從理論上用極精美的數學物理公式預言，磁單極子是可以獨立存在的。
  • 你覺得有沒有磁單極?尋找磁單極子的最新結果出爐!
    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。
  • 磁單極子噪音首次被「聽」到
    據物理學家組織網日前報導，英國牛津大學物理學教授塞穆斯·戴維斯率領一支實驗物理學家團隊，首次研製出一款磁場噪聲波譜儀，讓人類第一次「聽」到了一個磁單極子流產生的磁噪聲。        磁單極子是展現量子化磁荷的基本粒子。
  • 新設想:暗物質粒子或為暗磁單極子
    而且他們認為，隨著相關技術的不斷成熟，可以通過探測電子通過時相位的變化探測到暗磁單極子的存在。暗物質據信佔宇宙的四分之一以上，其餘大部分是更神秘的暗能量。我們無法直接看到暗物質，但暗物質的引力決定了遙遠星系和其他天體的形狀。
  • 神秘的磁單極子——大統一理論預言存在的磁單極子為何從未發現?
    當代最成功的物理理論無疑當屬量子力學中的標準模型，儘管這個理論中有19個參數是人為放進去的，並非由理論本身確定，而是依賴於實驗確定，所以難免給人一種因果倒置的感覺。在很多個版本的大統一理論（GUT）中，總是預計會出現一個現象，即在宇宙創世之初會產生大量的「磁單極子」。何謂「磁單極子」？一個「磁單極子」就是一個單一的磁北極或者磁南極。我們知道，在自然界中，磁極總是成對發現的。一塊磁鐵永遠都伴隨著兩個磁極——N極和S極，如果將一塊磁鐵一分為二，你是不可能得到兩個單獨的磁極的。恰恰相反，每個被分開的半塊磁鐵又擁有自己的N極和S極。
  • 物理學家們發現,可以創造出人造磁單極子
    來自科隆，慕尼黑和德勒斯登的一組研究人員設法創造了人造磁單極子，為此，科學家們合併了微小的磁旋風，即所謂的skyrmions，在合併時，物理學家能夠創造一個單極子，其特徵與保羅狄拉克在1931年假定的基本粒子相似，除了基礎研究，單極子也可能具有應用潛力，目前，世界上許多團體正在研究磁旋風是否可用於計算機部件生產的問題
  • 一塊磁鐵再怎麼分割也得不到只有一個磁極的磁鐵,磁單極子存在嗎
    不管是人工磁鐵，還是自然界中存在的磁鐵，甚至就連地球本身這個超大的磁體都是有南北極之分的，那這個世界上存在只有南極或是只有北極的磁體嗎？或者換句話說，理論中的磁單極子存在嗎？磁單極子今天為大家帶來磁單極子的科普小知識。
  • 科學家在固體內部造出了磁單極子
    據《科技日報》報導，德國科學家通過將細小的磁旋(磁鐵表面細小的磁尖)混合在一起，在混合點上製造出了一個人造磁單極子，其屬性與假設中的磁單極子一模一樣。科學家們表示，除了用於基礎研究之外，磁單極子或許也可以用於製造計算機零件。該研究成果已經發表在《科學》雜誌上。
  • 發現磁單極?量子氣體揭示彎曲單極子的第一個信號
    但是一些物理學理論預測了單極磁體的存在——這種情況類似於電荷，它們要麼是正極，要麼是負極。一種特殊的化身——以發現者名字命名的「陽單極子」——最初是在高能物理學的背景下被預測出來，但從未被觀察到。現在JQI的一個研究小組由博士後Seiji Sugawa和JQI研究員伊恩·斯皮爾曼(Ian Spielman)領導，他們成功地模仿了一種楊氏磁單極子，並使用了一種由rubidium原子組成的超古老氣體。
  • 磁單極子是什麼?為什麼要研究它?
    這個端點就像通電螺線管的一端，會發出許多磁力線。它看起來就像只有一個磁極的磁鐵，所以叫做磁單極子（magnetic monopole）。（半無限長螺線管）假設附近有一個磁單極子，為了不產生某些讓人不待見的結果，狄拉克用量子力學證明，這個磁單極子帶有的磁荷g和周圍的某個探測電荷Q必須滿足等式Qg=2πn，其中n是整數。
  • 科學家首次在實物中發現磁單極子的存在
    德國亥姆霍茲聯合會研究中心的研究人員在德國德勒斯登大學、聖安德魯斯大學、拉普拉塔大學及英國牛津大學同事的協作下，首次觀測到了磁單極子的存在，以及這些磁單極子在一種實際材料中出現的過程。
  • 磁單極子再獲突破:形成「磁單極子」複合體,預示著新技術出現!
    >博科園：本文為量子物理學類在理解被稱為磁單極子肯特大學科學家們將量子物理學和經典物理學結合起來，研究磁性原子如何相互作用，從而形成被稱為「磁單極子」的複合物體。在研究自旋冰材料的基礎上，研究小組展示了如何通過翻轉單個磁性原子的方向，使單極子從自旋冰晶格的一個位置「跳躍」到另一個位置。
  • 地球上是否存在只有一個磁極的磁鐵，單磁極是否可以獨立存在！
    華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授等一些著名的科學家，也從不同方面不同程度地對磁單極子理論做出了補充和完善。它們彌補了狄拉克理論中的一些缺陷和不足，給磁單極子的設想輔以更堅實的理論基礎。艱難地尋找隨著磁單極子的提出，科學界由此掀起了一場尋找磁單極子的狂潮。
  • 地球上是否存在只有一個磁極的磁鐵,單磁極是否可以獨立存在!
    華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授等一些著名的科學家，也從不同方面不同程度地對磁單極子理論做出了補充和完善。它們彌補了狄拉克理論中的一些缺陷和不足，給磁單極子的設想輔以更堅實的理論基礎。艱難地尋找隨著磁單極子的提出，科學界由此掀起了一場尋找磁單極子的狂潮。人們絞盡腦汁，採用了各種各樣的方法，去尋找這種理論上的磁單極子。
  • 磁單極是個什麼鬼?
    人們在各種物質中，如礦物、火山灰、隕石、月球土壤中尋找磁單極子;也在加速器產生的粒子中尋找過磁單極子，用最先進的方法和最精密的儀器，但都一無所獲。漸漸地，人們認為磁單極子可能根本不存在。但是，在1975年，美國科學家在高空氣球上探測宇宙射線時，意外地發現了一條單軌跡。經分析，認為這條軌跡是磁單極子留下的痕跡。然而這並不能說明真正找到了磁單極子。
  • 磁單極子之謎:為什麼沒有單一磁極的磁鐵
    麥克斯韋方程組是經典的電磁場理論，但是這個理論並不能完美解釋為何我們找不到磁單極子，也不能解釋為何電荷都是以固定值存在的。當科學家將麥克斯韋方程組拓展到包含磁單極子，電荷就只能以固定值存在，這使得經典電磁場理論與量子電動力學得到了統一。而在實驗方面，在實驗室裡構造類磁單極子、通過大型強子對撞機尋找磁單極子、甚至是在浩渺無垠的宇宙裡尋找它的存在，人們一直沒有放棄過對磁單極子的探索。
  • 為什麼我們的宇宙沒有磁單極?
    電場中存在正電荷和負電荷，這些遵循一個共同的規則，同性電荷相排斥，異性電荷相吸引，磁場也有南極和北極之分，同性磁極相排斥，異性磁極相互吸。雖然，看似電與磁存在相似性，但從某種意義上講，磁場與電場有著本質區別：在電場中，您可以將許多電荷放置在一起，正電荷或負電荷可以獨立存在，就像電子一樣。
  • 重磅發現:磁單極子,在聲學領域首次亮相!
    開發了一種探測和研究「突現」磁單極子的新方法，布倫德爾是理論物理學家的帶頭人。在談到這一令人興奮的突破時，戴維斯教授說：科學家們現在將能夠首次研究磁單極子物理的新方面。磁單極子從根本上來說是很重要的，但又是非常難以捉摸的基本粒子。磁單極子是具有量子化磁荷的基本粒子，近年來隨著理論認識到在某些種類的磁絕緣子中，熱激發態具有磁單極子的所有特性。