【磁單極子在實驗室裡見過】

明道

【磁單極子在實驗室裡見過】

 

 

合成的磁單極子可能看起來像這樣

用芬蘭和美國的物理學家觀察了包括孤立的磁極長尋求後粒子類比。

"磁單極子"還在 1931 年被 Paul 狄拉克預言，但從未在自然中見過。

這個最新的工作並不能證明不尋常的粒子存在，而是表明由基礎數學描述一個物理系統可以在實驗室中創建。

該研究可能也説明物理學家以獲得更好的理解充滿異國情調的材料，如超導體，，甚至創建具有新的和有用的屬性的材料。

磁極總是成對的不管多麼小的磁鐵看到。普通的條形磁鐵組成的北和南磁極 ；如果磁鐵被切成兩半，然後由此產生一半的每個也將雙極性。

事實上，無論多少次劃分了磁鐵，南北兩極仍然耦合 — — 甚至是下來作為單個原子，它們自己表現得像小磁鐵。

這反映的麥克斯韋方程組，在哪說，孤立的積極和消極電收費存在但孤立的磁荷不這樣做。

這改變了量子力學的理論在 20 世紀初制定的時候。狄拉克表明發生磁單極子自然需要電荷來在離散的單元中。

此離散性在自然中見過，但尚不完全清楚，並因此磁單極子的搜索是一個活躍的研究領域。

高、低搜索

到目前為止，物理學家們試圖創建磁單極子裡面粒子加速器，但單極子品質一般被認為是太高，使瞄準，即使是在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機。

另一個選項來搜索原始的環境，如月亮或南極冰，磁單極子的跡象大統一的理論預測應產生了宇宙的冷卻，其初始的對稱性被打破了。在這裡，然而，研究人員已經就空手而歸。

David 大廳和同事在麻塞諸塞州的阿默斯特學院和合作者在芬蘭阿爾托大學的方法是生產的被稱為"狄拉克單"，由狄拉克提出磁單極子的廣義量子機械形式類似物。

在 1931 年之前, 沒有人已經能夠結合經典電磁學和量子力學中允許存在的磁單極子，但狄拉克是能做到這一點通過考慮單極與電子相互作用時，會發生什麼。

他發現當單極天線通過一個電子雲 — — 正如量子力學所描述的單電子的空間中的分佈 — — 它的葉子中其尾跡渦。這是一條線周圍的零電子密度，密度螺旋："就像水旋流作為它進了下水道，"霍爾說：。

霍爾的集團已轉載那渦超冷銣原子玻色-愛因斯坦冷凝液中。

凝析油是一種單一物質波和狄拉克的配方中的電子雲在站立。要重現于單極天線，研究人員于凝結水，東方在這種情況下他們創建一個"合成"的磁場內凝析油的組成原子一個真實的、 外部的磁場。

大廳裡解釋，那合成的欄位和欄位會產生的磁單極子之間的"一一對應"。

"您可以繪製完全相同的場線中合成場強和單極子的軌跡是哪裡這些欄位行春從，"他說。

極地渦旋

若要顯示他們真的產生了狄拉克單極子，研究者們照雷射光束通過凝析油。

創建"陰影"，陰影的樣品中原子的梁是狹長的光被刺穿。

那地帶，他們得出的結論，是由孤立的北極 （它只是由於技術原因而不南方北被） 創建的旋渦。

"我們看到的是顯著的"霍爾說，"因為通常在玻色-愛因斯坦凝聚內部創建一個旋渦去從凝析油的一側到另一個。但在這裡它結束在大宗。那是的單極子的標誌。

它將説明粒子物理學家找到真正磁單極子嗎？

也許不會，但它應該鼓勵他們繼續尋找

彼得 · 霍爾茲沃思，高等師範學校，里昂彼得 · 霍爾茲沃思，凝聚態物理學家在里昂高等師範學校稱讚工作作為"精湛的納米技術、 冷原子、 高性能計算和聰明理論應用"。

他指出美國 — — 芬蘭團隊證明不存在磁單極子，但他認為研究人員提供了狄拉克的數學實驗確認。

他說，"它是一個重要的結果，可能會導致很多其他類似的成果"。

"它將説明粒子物理學家們找到真正磁單極子嗎？也許不會，但是它應該鼓勵他們繼續找."

天然磁單極子的洞察

大廳是迅速承認了他的小組工作的限制。

"我們磁單極子不會由一個指南針註冊，"他說。

"我們一直沒能重現屬性，如在我們的實驗中，粒子的品質，但我們已經創建的磁性零件類似物。

這可能會提供一些見解，天然磁單極子"。

大廳裡認為他的集團已接近于模仿潛在自然比其他結果彙報材料稱為自旋冰在 2009 年的三個組的磁單極。

那前面的工作，根據某一條件獲得淨自旋，所以類似于要麼孤立的北或南磁極觀察了彌補自旋冰的離子的四面體形狀集合。

大廳描述這些實驗，如"美麗的"，但認為與狄拉克磁單極子的連接是相當薄弱，因為這種現象問題純粹是古典的而不是量子。

真正磁荷

霍爾茲沃思，在自旋冰物理上工作，需要有不同的看法。

他認為自旋冰系統提供很強的並行與天然磁單極，因為，他說，"那兒的負責人真是磁性的他們真的做產生磁場"。

應用程式而言，霍爾認為他小組的工作可以説明物理學家要執行量子類比的問題。

這個快速增長的領域，他解釋說，目的是瞭解現有的材料和最終創建新的甚至可能是室溫超導體。

量子類比使用超冷原子表示電子 — — 原子光學晶格周圍跳躍，就像電子離子之間移動。

霍爾說："你需要合成電場或磁場來談談那些原子，好像他們是電子的"。

"我們正在創造的合成欄位可用於這"。

這項研究報告的性質.

2009 自旋冰實驗兩個新聞文章中描述："'磁充電' 在自旋冰測量"和"磁單極子發現在自旋冰"

關於作者

愛德溫 · 裡奇是一個科學作家，設在羅馬

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fjan%2F30%2Fmagnetic-monopoles-seen-in-the-lab