登陆注册
7861200000004

第4章 找不到的磁单极子

一条磁铁总是同时拥有南极和北极,即便你将它摔成两半,新形成的两块磁铁又会立刻分别出现南极和北极。这种现象一直持续狄拉克到亚原子水平。看上去,南极和北极似乎永远不分家。是这样吗?很多物理学家对这一点相当怀疑。

英国物理学家狄拉克是首先预言存在磁单极子的物理学家。他在创立著名的狄拉克方程后,于1930年首先预言了正电子的存在。两年之后正电子就被CD安德森在实验中发现。基于他的方程,狄拉克还预言了另外两种基本粒子——只有南极或只有北极的磁单极子。

这是两种虚无缥缈的粒子,因为它们完全来自于纸上计算,而正电子在被预言之前至少人们已经知道了电子的存在。但是,既然电荷能够被分为独立的正负,那么,磁似乎也应该能被独立出南极和北极。对于物理学家来说,这才是“对称”的。

后来,在20世纪80年代,物理学家在试图将弱电相互作用和强电相互作用统一在一起,以便最终能完成所谓“大统一理论”时,某些理论也预言了磁单极子的存在。

物理学家们在研究磁单极子的过程中发生过许多出人意料的故事。

20世纪70年代,美国物理学家阿兰·古斯在康奈尔大学做博士后期间,与合作者研究宇宙早期磁单极子的产生。这个研究没有让他在磁单极子方面做出突破,却让他对宇宙学做出了一个重要贡献。

1979年12月7日,已经到了斯坦福线性加速器中心工作的古斯在他的草稿纸上写下了“惊人的领悟”。前一天晚上的计算让他相信,从当时的粒子物理和宇宙学假设推导出去,早期宇宙中会产生过量的磁单极子。解决这个矛盾的办法是,宇宙早期经历了“暴涨”阶段。古斯成为暴涨理论的创始人。

同样是在70年代,美国斯坦福大学的物理学家布拉斯·卡布雷拉用电线建造了一个仪器,来探测宇宙射线中的磁单极子。假如有磁单极子从仪器中通过,仪器就会得到一个8磁子(磁子是一个常数)的信号。他确实得到了一些信号,但都是一两磁子而已,从来没有超过3磁子。1982年的情人节,卡布雷拉没有到实验室工作。而当他再次回到办公室的时候,惊讶地发现仪器恰恰在情人节这天记录到了一个8磁子的信号。此后,卡布雷拉建造了更为大型的探测器,想要寻找更多这样的信号,却再也没有找到。著名物理学家史蒂芬·温伯格在1983年的情人节还专门写了一首诗送给卡布雷拉:“玫瑰是红色的,紫罗兰是蓝色的,是时候找到单极子了,第二个!”可是直到今天,并没有人再次找到过磁单极子。卡布雷拉当年的发现也因此令人生疑。物理学家们尝试过在月面物质样本中寻找,也尝试过在粒子加速器的碰撞实验中寻找,但都一无所获。

2009年9月4日出版的《科学》杂志上,德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员报告他们在一种特殊的晶体中观察到了“磁单极子”的存在。并介绍了这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。它标志着人们首次在三维角度观察到了磁单极子的分离。

但他们的“磁单极子”与狄拉克预言的磁单极子仍有天壤之别。科学家什么时候能找到真正的磁单极子,乃至真正的磁单极子是否存在,仍然都是问号。

同类推荐
  • 走上河岸的鸭嘴兽

    走上河岸的鸭嘴兽

    本书是科普童话集。本书是一部妙趣横生的科普读物,也是一部关于大自然四季变化的百科全书。该书通过讲述一个个科普故事,让居住在“钢筋水泥森林”中的孩子们重新认识自生活环境,也让他们感受到森林中的动植物在 一年四季中五彩缤纷的 生活 ,深入地探寻大自然的无穷奥秘, 体验春的快乐,夏的蓬勃,秋的多彩,冬的忧伤。
  • 快乐心灵的动人故事

    快乐心灵的动人故事

    故事是青少年认识世界的一扇窗口,是开启智慧之门的一把钥匙。当青少年朋友们面对失败、遭受挫折和感到失望时,本书会给他们力量;当青少年朋友们迷茫和失落之际,本书会给他们慰藉。一个个短小平凡的故事,简单的语言,却蕴含着深刻的道理,一个智慧的人必然是一个善于从平凡的事情中、从简单的语言中领悟大道理、发现大智慧的人。
  • 青少年应该知道的沙漠

    青少年应该知道的沙漠

    本书介绍了沙漠的基本概念、成因、分类、沙漠化的由来及治理等同时,将世界各大沙漠的景观及特色也呈现于眼前。
  • 兽神·半兽荒原

    兽神·半兽荒原

    “拯救了可怜的半兽人们的道格拉斯在苏醒过来后,理所当然地被半兽人们当做英雄,成为了半兽人部落的首领。冬季来临,贫瘠的半兽荒原缺少足够的粮食,道格拉斯为了养活半兽人部落中的所有半兽人,决定用黑暗魔法师留下的宝石去和人类换一些粮食和武器。但是和人类打交道并不是那么容易的……大雪封山,食人魔小谷中的三个食人魔为了食物,扩大了自己的打猎范围,很不幸,战斗力弱小的半兽人也上了食人魔的菜单。为了保护半兽人部落,道格拉斯率领着半兽人们艰难地展开了反击……半兽人部落中建起了猪圈和鹿圈,并和人类的商会建立了合作关系。就在半兽人部落生活越来越好、实力也逐渐壮大的时候,一头金龙从天而降……”
  • 希利尔讲世界史

    希利尔讲世界史

    希利尔通过精彩的历史故事,激发孩子对知识的渴望。书中不仅将发生在这颗星球上的历史囊括殆尽,而且字里行间始终洋溢着一种崇敬之情,那就是——不论何种文化,它所经历的苦难和它所创造的辉煌,都值得钦佩尊敬。
热门推荐
  • 中国知识产权司法保护 2009

    中国知识产权司法保护 2009

    最高人民法院知识产权审判庭负责审理本院受理的各类知识产权民事纠纷案件和部分专利、商标授权确权行政纠纷案件。2008年,最高人民法院知识产权审判庭共新收包括侵犯专利权纠纷、侵犯著作权纠纷、侵犯商标权纠纷、不正当竞争纠纷和各类知识产权合同纠纷以及专利、商标授权确权纠纷等知识产权案件277件,加上2007年旧存的各类案件52件,全年共审理各类案件329件,比2007年增长103.9%。
  • 西游之落尘

    西游之落尘

    江流儿方丈说我为十世僧童,十世转生皆与佛有缘,他们搞错了我不想当和尚,十世而生皆不不成佛也不想想,人家是不是当和尚的料。天蓬叹了口气拉起广寒冰凉的手,笑道你用了三千年去遵守她定下的约定,你太傻了,我也太傻,这三千年看你苦等,你知道吗?这仙这片方圡,我早已厌倦了。孙悟空,你看见了吗?哈哈。他们在骂我,他们怕我了,他笑着对佛说道,可惜他们很快就会忘记这次教训,你来了,杀不光了。
  • 那年我当班主任

    那年我当班主任

    教师、山区的教师、贫困山区的教师。在他已经足足在大山里奉献了七年青春之后,他甚至连一个女朋友都没有正式交过,现实让他已经没有了那种为教育奉献的激情。恰逢初恋情人归来,上天赐予了他一个无比美丽的女友的同时也为他带来了百万的财富,他还能重新找回平和的心态,找回那份在贫困山区奉献的热情吗?大地震之后,他重新领悟了人生的真谛。这位老师的心路历程是否又能给我们一份心灵的洗涤?
  • 偶像之路的恋爱

    偶像之路的恋爱

    在一所偶像学校,俩位大明星不小心kiss了,后面女主瑾堇又和男主肖凯“同居”,慢慢的他们互相喜欢上了对方,在一场生日会上,肖凯向瑾堇告白,结果,瑾堇竟然要去美国!?所以肖凯就等了瑾堇一年……
  • 星河系统

    星河系统

    超级科幻,只有你想不到,没有我做不到的。新手作品,各位大大请见谅。
  • 凤霸天下神医狂妃

    凤霸天下神医狂妃

    21世纪的天才化学博士成为身份低微的花家九小姐花绛月,她嚣张的扬着素手,玩弄着银针,打压全家,折磨着亲爱的八姐姐,感谢她将自己送入棺材,才有她今时今日惊艳世人的机会。当花绛月发现自己异于常人的体质,渐渐揭开身世之谜,赤红双目的妖孽,却有人将她捧在掌心如珠如宝。【情节虚构,请勿模仿】
  • 上古世纪之改变世界

    上古世纪之改变世界

    两千年前古代文明时期,来自不同种族的十二位英雄,为探寻世界起源的秘密并寻找传说中的不死之神,于是他们启航冒险,前往大陆最神秘的地方———不朽庭院然而,最后回来的却只有三位英雄,他们带回了神秘的典籍,通过神秘典籍上的方法修炼,能修炼出特异的能力,但是,三大种族却因此展开了一场世纪大战……
  • 阡琪

    阡琪

    (第一二章不怎么的好,请大家指导一下,还有植入哦)她,出身高贵,却不受喜爱,后来通过自己的一番努力,终于取得了众“人”的认可;他,出身卑微,一直深受喜爱,因为遇见了她,他变了······看他们如何走到最后吧。
  • 爱灵

    爱灵

    一位名为夏若雪的女孩偶然间到了一个异世界——星灵大陆。这个大陆似乎充满了秘密。为了解开身世之谜,她不停奔波,但上天却总捉弄她。在这里,美丽的她招来了许多人,但人似乎并不都是好的。她被爱情困在了原地,如果一定要选一个,她要选谁?美丽的天才魔法少女被众人看在眼里,由于美貌而名振天下,因为天真而遭人陷害。怪事接二连三向她袭来,她要如何应对?王子们能否披荆斩棘,给她带去光明?
  • 离婚这点小事

    离婚这点小事

    她亲眼见到老公和另一个女人出轨,她绝望无措,身边却飘来一个声音:“想报复他们吗?”她笃定点头:“想!”“报复十万的,还是二十万的?”暗夜中,她只能看清他的侧脸,来不及思考,她咬牙点了二十万的菜单。只是眼泪还没擦干,她就见到他的车子义无反顾的撞向了那对狗男女。“小姐,二十万的欠款,记得按时打入账户!”他即刻驾车离开,却没想过这一次的擦肩而过,会让两种截然不同的人生有了牵扯。两周后,她将那张签了名的支票塞进他左胸口袋,“先生,二十万我已经还清,但麻烦你以后不要再来纠缠我!”他站在原地手足无措,他怎么也没到,自己清清白白二十八年,竟会被一个一无是处的女人拒绝,