磁单极,磁单极子的性质是什么

　　磁单极子是指单独存在的磁北极或磁南极，就像单独存在的正电荷或负电荷那样。

　　理论上预言的带单极性磁荷粒子。在经典电磁理论中，磁是由电流和变化的电场产生的，磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子，磁单极子的质量重达1016吉电子伏特／库仑2（GeV／C2）。实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。曾经作过广泛的探查 ，而且每当粒子加速器开拓新能区或发现新的物质源（例如从月球上取来岩石）都要重新进行磁单极子的的搜索。1982年采用超导量子干涉器件磁强计探测到一起磁单极子的事例，但还不足以肯定其存在。
　　这是一种到目前为止还基本上只是存在于理论之中的物质，如果找到了它们，不仅现有的电磁理论要作重大修改，而且物理学和天文学的许多基础理论也都将得到重大发展。
　　磁单极子作为物质的基本构成，它的单独存在可能非常困难，或者可能极其微弱以致无法测量，从二元论的角度分析可能会更合理些，如纯的吸引性粒子和纯的排斥性粒子。

盖亚·奥特曼的故事发生在另一个时空中，这个时空既不同于昭和时代奥特曼的时空，也不同于迪迦奥特曼和戴拿奥特曼的时空。具有两个在如何保卫地球不受破坏招来体破坏上思想相冲突的奥特曼。故事的前一半展示了他们之间越来越紧张的关系以及两人最后的决战，而后一半则调解了两人的分歧，因此他们才能打败共同敌人。剧中的战队也不同于以前的战队，而比以前也有许多次出场，并且两人在故事开始经常争执。他们的思想就像他们的皮肤一样不同。不像盖亚（或是到那时的所有奥特曼），阿古茹完全是蓝色的。盖亚很坚定地去救地球和人类，可同样出生在地球的阿古茹，在一开始只有兴趣保护这个星球，甚至不惜牺牲人类（他和盖亚的分歧就是从这里开始的）。故事发生的时间设定在2000年。在故事中有多种类型的怪兽，除了来自宇宙的侵略者外，还有不少地球的怪兽以及一些未知的受天气控制的机器人。剧中最引人入胜的地方就是打破常规的两个奥特曼的想法。藤宫博也在1997年，通过由自己主导开发的危机号（Crisis）预测得知：“地球和人类将会被根源破灭招来体彻底毁灭，而拯救地球的唯一办法就是消灭掉人类。”但是，Crisis早就被德国人克劳斯做过手脚，所以藤宫是被误导了（但是恶人有恶报，到了第42集，我梦终于发现了这个炼金之星的叛徒，并且干掉了以克劳斯为主力的精神寄生体）。也正是因为这样，在前半部分，我梦和藤宫的对立成为了全剧的亮点，并且两人的矛盾越来越大，最终引发了盖亚和阿古茹的最后一战。（第25集没有明天的对决和第26集的决著之日）当初，全世界的天才自发性组织起来，成立了Alchemy Stars(炼金之星），并且将破灭招来体的情况报告给了各国政府。而各国政府也联合起来，组织成立了全球防御组织G.U.A.R.D，而设置在一线作战的就是XIG了。其总部建立在一个浮在天空中的基地，被称为空中基地，英文名称是Aerial Base。炼金之星利用自己的技术尽可能协助G.U.A.R.D尤其是XIG建立能够抵御外来攻击的力量。我梦是炼金之星一个20岁的成员，他发明了许多用在XIG的技术（包括空中基地的动力排斥系统和XIG战斗机的反重力系统）。他所做的一些以发现地球意愿为目的秘密的虚拟现实实验里，在光之管道无意中遇见了神秘发光的红色巨人：盖亚奥特曼。当破灭招来体（哥夫）开始对地球第一波攻击，精英小队Team Lightning经验不足不能熟练操作Fighter起不到作用时，时间停滞，而他坠入光之隧道并且又一次遇到盖亚奥特曼。因为我梦十分关心地球和人类的命运，所以盖亚的光变成了他的一部分，使他能够在需要时变成奥特曼。第一个怪兽被打败后，我梦以科学分析人的身份加入了XIG，在第三集中制造了Esplender，用来正式储存盖亚之光。在XIG中有许多不同角色的三人小队（三个空军小队——精英小队闪电队（Team Lightning)、老兵小队猎鹰队(Team Flacon)以及女性小队乌鸦队(Team Crow)，一个地面部队海格力斯队(Team Hercules)，一个海洋部队剑鱼队(Team Marlin)，一个救援部队海鸥队(Team Seagull),）。此外，还有指挥官石室章雄，参谋长千叶辰巳，总队长堤诚一郎以及三个女通讯员（墩子、乔治以及一名见习队员）。比起以前的战队，XIG拥有更多的女队员。同时该剧中也有许多日语说得很好的外国人，例如通讯员林兰乔治（Georgie Leland）以及炼金之星的凯瑟琳（Catherine）。她喜欢武器，经常把自己打扮得像Sarah Connor并且与我梦偶然约会（让墩子很生气）。同样的还有海鸥队的迈克尔西蒙斯（Michael Simmons）以及一些其他的炼金之星成员。故事的另一条主线是KCB电视台的三个人。记者吉井玲子钟情于藤宫博也，并且在救他和他的复原中扮演了很重要的角色，使原本已经丧失了信心的藤宫博在第41集再次变成了阿古茹奥特曼（V2型）。藤宫博也本着对危机以及可怕的预测负责，在多次计算后，他认识到从破灭招来体中解救地球的唯一方法就是消灭人类。他退出了炼金之星，自己离开去与稻森京子教授寻找地球的意愿，却只发现了阿古茹（V1型）。阿古茹和盖亚与破灭招来体战斗，很偶然他们才会互相帮助。随着故事进行，藤宫变得越来越激进和鲁莽，并且在他那不顾一切的拯救地球的目标面前，对自己的人类同伴越来越不尊重。因此他身体越来越差。在酒吧被人欺负后，他说人类应该被地球净化。但是玲子对他说：你连自己都照顾不了，还怎么照顾地球？盖亚和阿古茹在25集中进行一场大决战，结果两败俱伤。而由这场战斗释放的可怕能量却打开了一个巨大的虫洞。这个虫洞使巨大的巨型怪兽佐利姆现入侵地球（第26集决著之日）。这证明佐利姆早已预测到这场战斗。我梦对藤宫解释说是因为危机号Crisis早就已经被破灭招来体污染，因此给予藤宫的是一个错误方法，目的是误导藤宫他们。此时藤宫也意识到他所相信的一切都基于这个错误，于是变得很沮丧。他把自己的阿古茹之光给了我梦让他能够打败佐林。然后藤宫便消失了…… 我梦用他的双翼标志接收了蓝色的阿古茹V1之光，然后变成了盖亚的V2型。这个形态是盖亚和阿古茹的混合。但实际上这个形态还是与V1型很像，除了胸前的黑色条纹。盖亚的V2型能变成SV型，这个形态像一个有蓝色丰满的V2型盖亚。总之，在后面的故事中，GUARD总是想先发制人打败攻击地球的怪兽。在38集中，他们想通过发射地底贯通弹摧毁睡眠中的怪兽底格里斯（一个适得其反的计划）。在44集中，他们又通过制造人造虫洞想摧毁怪兽戈布和的母星，这同样带来了灾难性后果（破灭招来体利用这个机会，通过虫洞将戈布和巴祖祖送到地球）。对我梦来说很显然的是，像底格里斯这样的和人类一样出生在地球的怪兽，把他们从自己唯一生存的地方根除或许是不公平的。而对于破坏招来体送到地球的怪兽，它们本质上也并不是邪恶的。他们被送到地球来也只是本能的试图在一个外星环境上生存。因此，我梦开始质疑他的道德和人类的动机。藤宫在第41集阿古茹的复活，以自己坚定的守护之心再次得到了海洋之力，并且提升了力量，成为了阿古茹V2，救下了我梦。他和盖亚抛弃了他们的分歧来对付共同敌人。在44集中盖亚和阿古茹一起联手打败超级戈布和超级巴茨斯。对地球力量的最终攻击从布里茨布罗茨的到来开始。他是一个黑白相间的鸟形怪兽，长得很像乌鸦，拥有用他胸前红色物体吸收并反射奥特激光的能力。他系统地开始破坏GUARD的基地，并将变身成为阿古茹的藤宫打败，G.U.A.R,D环太平洋部队的柊原本想联手藤宫击败布里茨布罗茨，但因为阿古茹的力量不够无法让藤宫变成，所以柊只能放弃这一想法。不过，提古利斯2代出现与布里茨布罗茨战斗。这次，XIG、怪兽、盖亚、柊四股力量肩并肩与布里茨布罗茨战斗。紧接着，47集中巨大生物莫基安被送到地球。他是一个磁单极子，本质上是一个拥有足够磁力将地球表面剥离的巨大磁铁。这将使地球彻底灭亡。而死神揭露破灭招来体认为人类对宇宙来说是个威胁，而必须消灭。当空中基地最终看到一些行动时，已经遭到严重破坏。最后的决定是，唯一打败莫基安的方法是牺牲XIG空中基地，把空中基地撞向巨大的怪兽，而这又在没有一人死亡的情况下奇迹般地完成。最后三集包括大量德比西（像虫子一样的怪兽）来到地球，并且盖住了地球让天空变成黑暗。可德比西却持续到来。它们合体形成了巨大的盖扎德比西，而这次两个奥特曼却无法将它们全部打败，就在光快要消失的时候，佐格以天使的面目出现，先是打败了盖扎德比西，然后再将盖亚和阿古茹的力量恢复至满，但这一切都是为了迷惑人类。接下来，阿古茹和盖亚接连被打败，使他们失去了力量，并且夺走了变成奥特曼的必须的光能量。失去了光，两个奥特曼变回了我梦和藤宫。这一切被KCB电视台的伦文拍下了，并让全世界看到，其实是为了彻底让人类失去希望。我梦和藤宫两个人并没死，只是不能变成奥特曼了。在这关键的时候，所有地球的怪兽从全世界出现，与德比西和盖扎德比西作战来保护地球。幸好，藤宫回到了普隆诺·卡拉莫斯，并且在稻森博士的提示下想到了用中子产生系统使全地球恢复通信，而我梦也赶到了与藤宫会合。远在美国G.U.A.R.D的凯西想出了最后的计划，让炼金之星所有的的成员来协助最后所剩的XIG战斗机（参与这一行动的有Team Lightning，Team Falcon,，Team Crow，以及Team Seagull的队长神山，一共十名队员），来从地球怪兽那里转移能量给我梦和藤宫，使他们获得力量变回盖亚和阿古茹并且强化。由于无法对抗强大的火力，佐格由天使变成了一个非常非常大的狮鹫形怪兽。这将使故事有一个完美的结尾：每个人都回来，盖亚、阿古茹、XIG、地球怪兽、炼金之星、KCB电视台成员甚至我梦的母亲和父亲，并联合在一起参与和佐格的最终决战。这个纪念性的结局结束了盖亚的故事，同时也标志着奥特曼平成三部曲（迪迦、戴拿、盖亚）的结束。2001年，一部45分钟的OV版本放出。该剧是关于在前面故事结束后我梦和藤宫的生活。20世纪末，世界各地的天才少年组成了一个名为炼金之星的组织，其成员之一的高山我梦作为XIG的一员，靠大地给予的红光变身成盖亚·奥特曼后，投入了同CRISIS计算机所预测到的根源性灭亡招来体进行的誓死决战中；另一方面，已脱离炼金之星的藤宫博也坚定地认为：对于地球而言，人类才是真正的癌细胞。他凭着蓝光的威力，变身成与盖亚相对立的蓝色奥特曼--阿古茹·奥特曼。作为日本平成年度奥特曼三作品的压轴戏，盖亚·奥特曼其最大的变化在于盖亚和阿古茹这二个敌对、且都为地球人出生的人类奥特曼的登场。当然，他俩的战斗场面也属前所未闻。同时，二人的对立观点贯穿前半段，因此前半段贴近于连续剧。

直到现在，磁单极子存在或不存在，这是一个问题
磁单极子自20世纪30年代以来至今,一直是物理学家和天文学家们的热门话题,同时也引起了广大青少年的极大兴趣,因为磁单极子复杂的相互作用过程,与目前我们所了解的一般电磁现象截然不同.磁单极子的引出对同性电荷的稳定性,电荷的量子化,轻子结构,轻子和强子的统一组成,轻子和夸克的对称等难题等,都能给以较好的解释.一旦找到了磁单极子,电磁场理论将要做重大修改,对其它相关学科也将产生极大影响._
一 电与磁的不对称
追朔历史,人们很久以前就把电现象和磁现象相提并论._
我国汉代王充(公元27～104年)所著《论衡》一书中就有记载,说是玳瑁(经过摩擦)可以吸引芥子,磁石可以吸引钢针.公元1269年皮埃尔·德·马里考特(培特勒斯·佩里格利纳斯),最早引人了磁极概念.他认为一块磁石有南北两极,同名相斥,异名相吸.1733年,法国科学家查理·弗朗素瓦·社费伊明确电荷仅有两种,异性相吸,同性相斥.1785年,库伦又发现了磁和电的形式完全相同的相吸和相斥定律.
时至今日,人们更对法拉第和麦克斯韦的"电生磁,磁生电"的电磁场理论无比欣赏,人们似乎认为电和磁是一对对称而和谐的"佳偶"._
电和磁确有许多相似之处:带电体周围有电场,磁体周围有磁场;同种电荷相斥,异种电荷相吸,同名磁极也相推,异名磁极也相吸;变化的电场能激发磁场,变化的磁场也能激发生电场……尽管如此,电和磁却有一个最大的不同特点:在电现象里,带电体可分割成单独带有正电荷和负电荷的粒子,如电子,正电子,质子等等,正,负电荷可以单独存在;而磁体的两极总是成对出现,无论磁针被分割成多少部分,无论把它分割得多么小,每一部分总是两极对立,共存共亡.
长久以来人们从来没有发现过单独存在的磁极——磁单极子,更谈不上南,北极磁体了.但是,1931年,著名的英国物理学家狄拉克首先从理论上论证了在微观世界中存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子.根据磁单极子的理论,电和磁之间的相似将更加完美.这理论的前景是动人的,吸引了一大批实验物理学家绞尽脑汁地到处搜寻,用各种方法,在岩石中,在宇宙射线(即从宇宙空间飞来的粒子)中,在加速器实验中,甚至在月球岩石,宇宙尘埃及火星土壤中去寻找磁单极子.但是,半个多世纪的时间过去了却一无所获,没有找到磁单极子.人们不愿放弃狄拉克的预言,因此又推测,磁单极子可能是在宇宙形成初期产生的,残存下来的为数极少,而且分散在广阔的宇宙之中,要找到磁单极子是十分不易的._
种种迹象似乎表明,磁和电并不是完全对称的.这种不对称性在大宇宙中也有所反映,从地球,月球,行星到恒星,银河系和河外星系,不可胜数的天体以及辽阔无垠的星际空间都具有磁场,磁场对天体的起源,结构和演化部有着举足轻重的影响;可是电场在宇宙空间几乎无声无息,对丰富多采的天文学似乎毫无建树.总之,电和磁表现出了明显的不对称性.
这种不对称的原因,我们可以从经典电磁学理论得到回答."电场"和"磁场"是电荷和磁体四周存在着的看不见,摸不着的物质.电荷和磁体通过各自的"场"这种物质向另外的电荷和磁体施加作用,同时场还表达了电力或磁力作用的范围;电力和磁力的无形的作用线分别称为"电力线"或"磁感应线".因为电荷电场的电力线不是闭合的,它起源于正电荷,终止于负电荷,或延伸至无限远,它在电荷处不是连续的;而磁体磁场的磁感应线永远是闭合的,它在磁体内部和外部处处连续.实验中从来未见到过单个的磁极或磁荷,也从来未发现不闭合的磁感应线 .
所以,在经典电磁理论中,磁单极子存在的可能性就根本被排除了.正是由于上述原因,十分强调对称性的英国物理学家麦克斯韦在建立经典电磁理论的时候,虽然为了对称性也考虑过磁单极子,但是最终还是未敢贸然将它引入他的理论之中.这种不对称性在经典电磁理论中就一直保留到今天!
二,狄拉克的神来之笔
磁单极子真的不存在吗 1931年,刚刚对"反电子"的存在做出预言的英国物理学家狄拉克(1902～1984年)认为,如果承认磁单极子,则磁荷的静磁场也同电场一样,这样电磁现象的完全对称性就可以得到保证.于是他理所当然地宣称:"如果大自然不应用这种可能性,简直令人惊诧,"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,不仅使麦克斯韦方程具有完全对称的形式,而且根据磁单极子的存在,电荷的量子化现象也可以得到解释.
他研究了一个电子在磁单极子的磁场中的运动,得出了磁单极子的磁荷量与电子的电荷量的关系式:




n=整数 (1)
式中g是磁单极子的磁荷量,e是电子的电荷量
是约化普朗克常数,c是光速.
当n=1时,得基本磁荷或狄拉克磁单极子的量值为:

(2)
g0比基本电荷e大得多,这是磁单极子的一个重要特性.
因为这意味着异性磁荷之间的吸引力,比起异性电荷之间的吸引力要强得多,必须在很强的外力作用下才能把成对的相反磁荷分开 .
狄拉克认为这就可以解释,为什么电子早已发现,而磁单极子却难以找到.另外,由于(1)式中 n = 整数,由此又揭示了磁荷和电荷的不连续性.解释了物理学中一直悬而未决的"电荷量子化"难题.因此,杨振宁教授于1983年5月在北京所作的一次学术报告中才盛赞狄拉克的磁单极子假设,是他的"神来之笔"._著名的美籍意大利物理学家费米也曾经从理论上考察过磁单极子,一直认为"它的存在是可能的".后来的一些物理学家则弥补了狄拉克理论中的一些困难和不足,给磁单极子的存在以更坚实的理论根据.
三,踏破铁鞋无觅处
既然理论研究已确认磁单极子是存在的,那么实验物理学家就应该积极创造条件,在实验中找到它.根据理论分析,可能的磁单极子源包括宇宙大爆炸,银河系,太阳,地球,陨星,宇宙射线和加速器等等.根据磁单极子的性质与物质的相互作用,就可能探测到它们是否存在.常用的探测方法有:感应法,电离法,声学法和电磁法.
在实验室范围内,可以利用高能加速器来加速核子(例如质子),用来冲击原子核,使原来紧密结合的正负磁单极子分离,然后用核乳胶记录它们.美国布鲁克海文实验室就利用同步回旋加速器,使300亿电子伏的质子与轻原子核碰撞,但是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.
加速器实验的否定结果,并没有使科学家们气馁,反而使他们广开思路,想到这也许 是因为加速器的能量不够高的缘故.为什么不利用能量更大的天然的宇宙射线呢 于是,科学 家信心百倍,走出实验室,到大自然中摆开了战场,去寻找磁单极子.
日本物理学家后藤等人检验了露出地面的铁矿石和铁陨石碎片.这些具有磁性的物体,会像吸铁石一样,吸收从宇宙深处飞来的磁单极子.他们使用了强度为6万高斯的脉冲磁场,一次脉冲的时间约为1毫秒.他们期待着利用这套装置把宇宙线中的磁单极子吸附上.然而,结果令他们失望,仍然是一无所获.类似的实验在海底,矿山,深海沉积物和地球大气等,都有人做了多次,结果如何呢 一句话,都是以失望告终,没有找到一个磁单极子.
人类登月飞行的实现,又引起了科学家的极大兴趣:因为月球上既没有大气,磁场又极微弱,应该是寻找磁单极子的好场所.1973年科学家对"阿波罗"11号,12号和14号飞船运回的月岩进行了检测,而且使用了极灵敏的仪器——仪器的精度如此的精密,即使在月岩中有一个基本磁荷大小的磁单极子也可以检测出来.但出人意料的是,竟没有测出任何磁单极子.他们定出的上限是每克月岩中含有的磁单极子不超过1.7 10-4个.看来磁单极子真是"踏破铁鞋无觅处"啊!
四,火花一现难定论
不过,在一片否定声中也曾出现了一两次闪光的火花._
1975年美国加利福尼亚大学的普赖斯等人宣布,在他们探测宇宙线的气球实验中,发现乳胶片上记录到了一些可疑的轨迹.他们认为这可能是一个磁荷量g=137e和质量是质子200多倍的磁单极子产生的.不过许多人不同意他们的分析.
1982年2月,美国斯坦福大学的物理学家,35岁的凯布雷拉宣布,他取得了突破,找到了磁单极子.
1982年2月,美国斯坦福大学的物理学家,35岁的凯布雷拉宣布,他取得了突破,找到 了磁单极子.他制作了一套"超导量子干涉仪":把一个超导(电阻为零)铌线圈放入一个超 导铝箔圆筒中,此圆筒能屏蔽掉外界磁场对其内部铌钱圈的影响.当磁单极子进人圆筒,穿过 线圈时,线圈中由于磁单极子造成的磁通量变化,就会产生感生电流.他利用这套不但能记录 信号,而且还能够换算确定磁荷值的"超导量子干涉仪",守株待兔般的等待了约200天,捕 捉到了一个感生电流信号,实验数据表明跟狄拉克的磁单极子理论完全符合.这使他的实验结 果受到更多的重视 .
然而怀疑该实验的理由也还不少,主要是按卡布里拉的结果,宇宙中的磁 单极子数密度与重子数密度之比竟然达到了亿分之一,这个比值太大,由此可以推演出这个银 河系不会存在磁场!实际上,根据银河系磁场的存在,可以断定磁单极子不可能太多,它的数 密度与重子数密度之比不会超过亿亿分之一.凯布雷拉测得的也许是这种极为稀少的现象,可 是,由于以后并没有重复观察到那次实验中观察到的现象.在实验物理中,现象只出现过一次 ,以后又没有观察到这一现象的多次重复出现,这样的现象是不能肯定其一定存在的,所以, 至今还不能确证磁单极子的存在.
五,结论尚需费工夫
看来,磁单极子是否存在这一案件,即使最高明的法官,在众说纷坛,莫衷一是的情 况下也难以裁决.
理论上虽然证明了磁单极子的存在,但目前既又赞成的,也有反对者.
赞成这一理论 的,不乏非常杰出的物理学家.他们认为,磁单极子是存在的,但它们成对结合得太紧密了, 现在所有的高能质点尚不能把它们轰开.但愿这个解释能被将来的实践所证实.
对磁单极子的 存在持否定态度的也大有人在,并且能提出这样或那样的理由加以论证.其中特别应该指出的 是到了晚年的狄拉克本人,也不完全相信磁单极子真的存在.1981年11月11日,他在致阿布杜 斯·萨拉姆的信中说:"至今我已是属于那些不相信磁单极子存在之列的人了."
但不论争论如何,有一点是可以肯定的,这就是磁单极子即使存在,其数量也是微乎 其微的;因为假如宇宙间充满了大量磁单极子,则宇宙间的磁场将不复存在.理论上分析,如 果取g=137e,那么在4 1027个核子中,平均还达不到一个磁单极子.磁单极子之少, 可以说已成定论.但考虑到它对物理学所产生的巨大影响,完全值得不遗余力地去寻找.目前 ,寻找磁单极子的实验还在进行中,人们并不因困难重重而沮丧泄气,恰恰相反,物理学家正 兴致勃勃一往无前,有关磁单极子的理论讨论也更加深入.如果磁单极子确实存在,不仅现有 的电磁理论要作重大修改,而且物理学乃至天文学的基础理论也将又重大的发展.
根据地球磁场来自地核 的事实,磁单极子就是中微子,只不过它并不表现为磁南极子或磁北极子.如同电子 电荷的不同仅源于自旋方向的不同一样,磁荷的不同也仅在其自旋方向,当它内旋时体现南向 ,外旋时体现北向,星核内中微子的运动是围绕质心的螺旋运动,所以它集两极于一身,此时 为南极,彼时为北极,它是大一统观"两极同一"的客观依据.人们根据爱因斯坦的引力场方 程推测引力场应有传递引力作用的量子,即引力子,但同磁单极子一样,人们没能找到它.
磁单极子探索的结局如何,目前尚难定论.但我们深信,磁单极子问题终将会有结案之日.

磁单极子理论：如果我们将带有磁性的金属棒截断为二，新得到的两根磁棒则会“自动地”产生新的磁场，重新编排磁场的北极、南极，原先的北极南极两极在截断磁棒后会转换成四极各磁棒一南一北。如果继续截下去，磁场也同时会继续改变磁场的分布，每段磁棒总是会有相应的南北两极。不少科学家因此认为磁极在宇宙中总是南北两极互补分离，成对的出现，对磁单极粒子的存在质疑。也有理论认为，磁单极粒子不是以基本粒子的形式存在，而是以自旋冰(spin ice)等奇异的凝聚态物质系统中的出射粒子的形式存在。在经典电磁理论中，磁场是由电流和变化的电场产生的，磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子，磁单极子的质量重达1016吉电子伏/光速^2（GeV/C^2）。实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。 磁单极子：是理论物理学弦理论中指一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。 科学界之所以如此感兴趣于磁单极子，是因为磁单极子在粒子物理学当中的重要性，大统一理论和超弦理论都预测了它的存在。这种物质的存在性在科学界时有纷争，截至2013年末，尚未发现以基本粒子形式存在的磁单极子。可以说是21世纪物理学界重要的研究主题之一。 观点：对磁单极粒子的存在持否定态度的科学家大有人在，他们提出了这样或那样的理由加以论证，而其中最主要的理由就是：鸟过留声、兽过留痕，如果磁单极粒子确实在宇宙中存在，它就总会留下蛛丝马迹，但迄今为止，人们用最先进的方法和最精密的仪器，在各种物质中寻找磁单极粒子，都一无所获。因此可以认为，它们可能根本就是一种仅仅存在于人们主观想象中的子虚乌有的产物。还有人这样认为：“电场”和“磁场”是电荷和磁体四周存在着看不见、摸不着的物质。电荷和磁体通过各自的“场”这种物质向另外的电荷和磁体施加作用，同时场还表达了电力或磁力作用的范围；电力和磁力的无形的作用线分别称为“电力线”或“磁感应线”。因为电荷电场的电力线不是闭合的，它起源于正电荷，终止于负电荷，或延伸至无限远，它在电荷处是不连续的；而磁体磁场的磁感应线永远是闭合的，它在磁体内部和外部处处连续。实验中从来未见到过单个的磁极或磁荷，也从来未发现不闭合的磁感应线。所以，在经典电磁理论中，磁单极粒子存在的可能性就根本被排除了。正是由于上述原因，十分强调对称性的英国物理学家麦克斯韦在建立经典电磁理论的时候，虽然为了对称性也考虑过磁单极粒子，但是最终还是未敢贸然将它引入它的理论中。因此，这种不对称性在经典电磁理论中就一直保留到今天。

　　科学家首次在实物中发现磁单极子的存在

　　日期：2009年09月11日

来源：科技部

　　德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作下，首次观测到了磁单极子的存在，以及这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。该研究成果发表在9月3日出版的《科学》杂志上。

　　磁单极子是科学家在理论物理学弦理论中提出的仅带有北极或南极单一磁极的假设性磁性粒子。在物质世界中，这是相当特殊的，因为磁性粒子通常总是以偶极子（南北两极）的形式成对出现。磁单极子这种物质的存在性在科学界时有纷争，迄今为止科学家们还未曾发现过这种物质，因此，磁单极子可以说是21世纪物理学界重要的研究主题之一。

　　英国物理学家保罗·狄拉克早在1931年就利用数学公式预言磁单极子存在于携带磁场的管（所谓的狄拉克弦）的末端。当时他认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存在，那么理应带有基本“磁荷”的粒子存在，从而启发了许多物理学家开始了他们寻找磁单极子的工作。

　　科学家们曾通过种种方式寻找磁单极子，包括使用粒子加速器人工制造磁单极子，但均无收获。此次，德国亥姆霍兹联合会研究中心的乔纳森·莫里斯和阿兰·坦南特在柏林研究反应堆中进行了一次中子散射实验。他们研究的材料是一种钛酸镝单晶体，这种材料可结晶成相当显著的几何形状，也被称为烧录石晶格。在中子散射的帮助下，研究人员证实材料内部的磁矩已重新组织成所谓的“自旋式意大利面条”，此名得自于偶极子本身的次序。如此一个可控的管（弦）网络就可通过磁通量的传输得以形成，这些弦可通过与自身携带磁矩的中子进行反应观察到，于是中子就可作为逆表示的弦进行散射。

　　在中子散射测量过程中，研究人员对晶体施加一个磁场，利用这个磁场就可影响弦的对称和方向，从而降低弦网络的密度以促成单极子的分离。结果，在0.6K到2K温度条件下，这些弦是可见的，并在其两端出现了磁单极子。

　　研究人员也在热容量测量中发现了由这些单极子组成的气体的特征。这进一步证实了单极子的存在，也表明它们和电荷一样以同样的方式相互作用。

　　在此项工作中，研究人员首次证实了单极子以物质的非常态存在，即它们的出现是由偶极子的特殊排列促成的，这和材料的组分完全不同。除了上述基本知识外，莫里斯对此结果进行了进一步的解释，他认为此项工作正在书写新的物质基本属性。一般来说，这些属性对于具有相同拓扑结构（烧录石晶格上的磁矩）的材料来说都是适用的。

　　研究人员认为，此项技术将产生重要的影响。不过，最重要是，它标志着人们首次在三维角度观察到了磁单极子的分离。

　　（科技日报）

有这样想法的学生怎么能说是差生哪！很不错的想法，看来你对物理很感兴趣！现在对于磁单极子是否存在还没有定论，知识通过一些推理发现可能有，而且一些科学家对于20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子，磁单极子的质量重达1016吉电子伏特／库仑2（GeV／C2）。实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。所以科学家要找到他来证实自己当时的假设是正确的。都不想承认自己当时是错的，所以要找单极子，而不去证明他不存在。而且现在没有一种较好的理论方法来证明它的不存在，你可以根据自己的想法查找相关资料证明出来，那你就是下一个诺贝尔奖获得者。加油，想法很不错！

目前为止没找到单磁体。也就是说：任何磁铁不管大小，或者是两个合成一起。都会只有两个极(S,N)。你说的两个和在一起为什么会无磁场，你尝试用磁场叠加的方法理解。两者相互抵消，那么磁场叠加之后为0。
重力与磁场无关。
最后个问题不是那么简单的认为南北两极就是一个磁提的两极。其中东西非一言两语能解释，中学老师为了让学生理解简单才模拟成一个磁体的。中学生不必深究。