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解释者:神秘缺失的磁单极子

<p>你可能已经听说过希格斯玻色子这个难以捉摸的粒子预计很久以前就已经存在,并且有助于解释为什么宇宙以它的方式运作,但是我们需要花费数十年的时间来检测嘛,还有另一个难以捉摸的粒子也被预测了量子物理学,它已经失踪了更长的时间事实上,我们仍然没有发现一个,而不是通过缺乏尝试它被称为磁单极子,它有一些独特的属性,使它相当特殊对物理学的兴趣可能已经熟悉电子单极子了,尽管你可以通过它更常见的名称来了解它:电荷相反的电荷吸引和类似的电荷通过电场的相互作用排斥,电场被定义为从正到负</p><p>两个相反电荷的有点任意标签电单极子以具有正电荷或负电荷的粒子形式存在,例如质子或电子乍看之下,磁性似乎有点类似于电,因为存在一个磁场,其方向定义为从北向南运行但是,当我们试图找到电荷的磁性对应物时,类比会发生故障</p><p>我们可以找到带电粒子形式的电单极子,我们从未观察到磁单极子相反,磁铁只存在于具有北端和南端的偶极子的形式当磁棒被分成两块时,你不会得到一个单独的北部和一个南部相当你得到两个新的,更小的磁铁,每个都有一个南北两端即使你将磁铁分成单个颗粒,你仍然会得到一个磁偶极子当我们看到世界上的磁力时,我们所看到的与麦克斯韦方程完全一致,方程描述了电磁场理论与经典电磁学的统一</p><p>它们是由James Maxwell在1861年首次发表的仅用于工程,电信和医疗应用的日常工作,电子和医疗应用,仅举几例但其中一个方程式 - 高斯的磁性定律 - 表明没有磁单极子我们在一天中观察到的磁性 - 今天的基础都可以归因于电荷的运动当带电粒子沿着一条路径移动时,例如电子沿着电线向下移动,这就是电流</p><p>这会产生一个围绕电荷方向缠绕的磁场</p><p>电流磁性的第二个原因涉及称为“自旋”的量子力学的性质</p><p>这可以被认为是在轴上旋转而不是在特定方向上移动的带电粒子</p><p>这在粒子中产生角动量,导致电子作为磁偶极子(即微小的条形磁铁)这意味着我们可以描述磁性现象,而不需要磁单极子但仅仅是因为我们的经典电磁理论与我们的观察结果是一致的,并不意味着没有磁单极子</p><p>相反,这只意味着我们观察到的任何地方都没有磁单极子一旦我们开始钻研理论的阴暗深处,我们开始为他们在宇宙中的存在找到一些诱人的论据1894年,诺贝尔奖获得者皮埃尔居里讨论了这种未被发现的粒子的可能性,并且没有理由忽视它的存在</p><p>后来,在1931年,诺贝尔奖获得者保罗狄拉克表明当麦克斯韦方程时扩展到包括一个磁单极子,电荷只能存在于离散值中这种电荷的“量化”是量子力学的要求之一所以狄拉克的工作就是表明经典的电磁学和量子电动力学在这个意义上是相容的理论</p><p> ,很少有物理学家能够抵抗自然界中的对称之美由于磁单极子的存在意味着电和磁之间的二元性,理论认为磁单极变得几乎令人陶醉的二元性,在物理意义上,当两个不同的理论可以相关联时,一个系统类似于其他如果电力完全类似于磁力,那么也许其他力量也可能彼此类似 也许那时会有一些方法将强大的核力量与弱核力量联系起来,为所有物理力量的大规模统一铺平道路当然,仅仅因为理论具有吸引人的对称性并不能使其正确科学家们来了使用玻色 - 爱因斯坦凝聚体和超流体中复杂的磁场排列,通过在实验室中产生单极子结构接近看到磁单极子但是,尽管这些表明磁单极子不是物理不可能的,但它们与发现一个不同在自然界中,粒子物理实验有时会宣布可能的单极候选者,但到目前为止,这些发现中没有一个被证明是无可辩驳的或可重复的</p><p>大型强子对撞机(MoEDAL)的单极和异型探测器已经开始进行搜索,但是迄今为止没有找到单极星因此,磁性单极爱好者已经把目光转向解释为什么我们没有看到任何单极子如果当前一代的粒子加速器未能检测到磁单极子,也许单极子的质量比我们目前能够创造的大得多使用理论,我们可以估计磁单极子的最大可能质量给定我们已知的关于宇宙的结构,我们可以估计单极质量可能达到巨大的1014 TeV这个巨大的物体可能只是在大爆炸之后的宇宙的早期阶段产生,在宇宙膨胀开始之前如果在膨胀之前,宇宙已经冷却到单极创造不再能够充分发挥作用的程度,

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