磁单极子的研究应用现状与理论价值.doc

磁单极子研究现状与理论价值
作者：物理学（一班）二小组
小构成员：石钊（组长） 马合锋 王明梓 徐磊
佟欣禹 魏永利 尹海渤 冶勇
摘要：关于磁单极子研究人们始终都没有停止过，磁单极子话题也始终是科学领域一种热门话题，本文是鉴于前人某些研究成果对磁单极子重要从其研究现状和理论价值作出阐述。
Abstract：On the magnetic monopole of people have not stopped，the magnetic monopole has been the subject of scientific fields is a hot topic，this article in the light of previous studies on the magnetic monopole results from the major study status and theoretical value of the exposition.
核心字：磁单极子 现状 价值
Keyword：magnetic monopole value of the status quo
正文：
在历史上,人们最初以为磁现象是正负磁荷产生。但是,长期以来,从没有人发现过单独磁北极或磁南极。因而,老式上以为磁是一种固有双极现象,即任何一磁体无论如何细分,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,这就是两磁极不可分性。在安培提出分子电流是物质磁性基本来源之后,这种不可分性得到了完满解释。此后又断言,单独磁荷或磁荷基本单元———磁单极子是不存在。这一论断构成了宏观电磁理论基本,例如磁场高斯定理就是自然界不存在磁单极子数学表述。然而,这并不妨碍摸索微观领域中与否存在磁单极子成为物理学家很感兴趣一种课题。自1931 年狄拉克在理论上预言存在磁单极子以来,试图证明磁单极子存在实验研究工作,始终都在进行。
一、磁单极子也许存在理论根据
汤姆孙猜想　自1897 年发现电子后来,特别是1909 年密立根证明电子电量是电荷基本单位之后,汤姆孙等人从电与磁之间存在着某些对称性考虑,猜测也许存在磁单极子。既然有带正、负基元电荷质子和电子,为什么不也许有带相反极性基元磁荷———磁单极子呢?这是物质运动规律在诸多方面体现出高度对称性所规定。反映电磁运动基本规律麦克斯韦方程组就揭示了电与磁某
些对称性:变化电场要激发磁场,变化磁场也要激发电场。但是,它揭示出电与磁对称性却是不完全,由于它说电荷激发电场,却没有说磁荷激发磁场;说运动电荷(电流) 激发磁场,却没有说运动磁荷(磁流) 激发电场。假若磁单极子存在,将麦克斯韦方程组写成如下形式:
¨▽·D =ρe 、¨▽·B =ρm 、
¨▽×E = -9B/9 t- jm 、¨▽·H =9 D/9 t- je 。(1)
式中ρe 和je 为电荷密度和电流密度、ρm 和jm 为磁荷密度和磁流密度,那么麦克斯韦方程组所反映电与磁对称性就完全了：电场可由电荷、变化磁场和运动磁荷激发;磁场可由磁荷、变化电场和运动电荷激发。因此,从电磁理论对称性考虑,也许存在磁单极子。狄拉克预言存在磁单极子一种有说服力预言是狄拉克在1931 年提出来。她依照量子力学研究一种磁单极子场