单极|地球上是否存在只有一个磁极的磁铁,单磁极是否可以独立存在!

把一根磁棒截成两段 , 可以得到两根新磁棒 , 它们都有南极和北极 。
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事实上 , 不管你怎样切割 , 新得到的每一段小磁铁总有两个磁极 。 因此 , 人们认为磁体的两极总是成对出现 , 自然界中不会存在单个磁极 。 然而 , 磁和电有很多相似之处 。 例如 , 同种电荷互相推斥 , 异种电荷互相吸引;同名磁极也互相推斥 , 异名磁极也互相吸引 。 用摩擦的方法能使物体带上电 , 如果用磁铁的一极在一根钢棒上沿同一方向摩擦几次 , 也能使钢棒磁化 。
但是 , 为什么正、负电荷能够单独存在 , 而单个磁极却不能单独存在呢?多年来 , 人们百思而不得其解 。
伟大的预言1931年 , 著名的英国物理学家狄拉克首先从理论上用极精美的公式预言 , 磁单极子是可以独立存在的 。 他认为 , 既然电有基本电荷电子存在 , 磁也应有基本磁荷磁单极子存在 , 这样 , 电磁现象的完全对称性就可以得到保证 。 因此 , 他根据电动力学和量子力学的合理推演 , 前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来 。 以前 , 狄拉克曾经预言过正电子的存在 , 并已经被实验所证实;这一次他的磁单极子假设同样震惊了科学界 。
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在磁单极子的理论研究方面 , 除狄拉克最早提出的磁单极子学说外 , 还有其他一些科学家也曾提出过多种学说 , 各有其特点和根据 。 如著名的美籍意大利物理学家费米也曾经从理论上探讨过磁单极子 , 并且也认为它的存在是可能的 。 华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授等一些著名的科学家 , 也从不同方面不同程度地对磁单极子理论做出了补充和完善 。 它们弥补了狄拉克理论中的一些缺陷和不足 , 给磁单极子的设想辅以更坚实的理论基础 。
艰难地寻找随着磁单极子的提出 , 科学界由此掀起了一场寻找磁单极子的狂潮 。 人们绞尽脑汁 , 采用了各种各样的方法 , 去寻找这种理论上的磁单极子 。
科学家首先把寻找的重点放在古老的地球的铁矿石和来自地球之外的铁陨石上 , 因为他们觉得这些物体中 , 会隐藏着磁单极子这种“小精灵” 。 然而结果却令他们大失所望:无论是在“土生土长”的地球物质中 , 还是那些属于“不速之客”的地球之外的天体物质中 , 均未发现磁单极子!
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高能加速器是科学家实现寻找磁单极子美好理想的另一种重要手段 。 科学家利用高能加速器加速核子(例如质子) , 以之冲击原子核 , 希望这样能够使理论中的紧密结合的正负磁单极子分离 , 以求找到磁单极子 。 美国的科学家利用同步回旋加速器 , 多次用高能质子与轻原子核碰撞 , 但是也没有发现有磁单极子产生的迹象 。 这样的实验已经做了很多次 , 得到的都是否定的结果 。
古老岩石探测和加速器实验所遭到的挫折 , 并没有使科学家们气馁 , 反而更加激发了他们的斗志 , 并促使他们广开思路 , 想到了这也许是因为加速器的能量不够大的缘故 。 他们一方面试图研制出功能更加强大的加速器;一方面把目光投向能量更大的天然的宇宙射线 , 试图从宇宙射线中找到磁单极子的踪影 。 从宇宙射线中寻找磁单极子的理论根据有两方面:一种是宇宙射线本身可能含有磁单极子 , 另一种是宇宙射线粒子与高空大气原子、离子、分子等碰撞会产生磁单极子 。

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