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[涨姿势] 首次测量天然存在的磁单极子

作者：精品下载站 日期：2024-12-13 16:27:59 浏览：14 分类：涨姿势

首次测量天然存在的磁单极子

人们发现准粒子只有一个磁极，或者两个，或者四个。

[涨姿势] 首次测量天然存在的磁单极子

“理论上已经预测了磁单极子，但这是我们第一次在天然磁体中真正看到二维单极子。”

图片来源：金风/Shutterstock.com

常规磁铁有两个磁极：北极和南极，它们的行为由麦克斯韦方程用经典术语定义。从麦克斯韦的同时代人到现代研究人员，一直有关于磁单极子存在的假设，磁单极子是正北或正南的基本粒子。研究人员还没有找到它们，但他们已经测量了下一个最好的东西。

研究人员利用赤铁矿（相当于铁锈的岩石）发现，在其表面会出现奇特的磁性结构。他们测量了准粒子——一种在一段时间内表现得像粒子的相互作用——有一个磁极、两个磁极，甚至四个磁极。准粒子在赤铁矿表面旋转。

牛津大学的合著者保罗·拉达利教授在一份声明中说：“单极子是从理论上预测出来的，但这是我们第一次在天然磁体中真正看到二维单极子。”

“这些单极子是围绕奇点而不是单个固定粒子旋转的许多自旋的集体状态，因此它们是通过多体相互作用而出现的。其结果是产生一种微小的、局部稳定的粒子，并产生发散磁场。”共同第一作者、同样来自牛津大学的 Hariom Jani 博士说道。

这些磁单极子的形成与一种被称为“涌现”的属性有关，在这种属性中，许多物理实体的组合产生了一些新的东西，其属性要么更多，要么不同于其各个部分的总和。在这种情况下，他们最终得到了非常不同的结果；单极子和四极子来自具有标准磁体配置的实体。

“我们每天使用的磁铁有两个极：北极和南极，”领导这项研究的梅特·阿塔图尔教授说。 “在 19 世纪，人们假设磁单极子可能存在。但詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在电磁学研究的一个基本方程中并不同意。 ”

“如果磁单极子确实存在，并且我们能够将它们分离出来，那就像找到一块被认为丢失的缺失的拼图一样，”阿塔图尔补充道，他是剑桥卡文迪什实验室的负责人，该实验室曾由麦克斯韦本人担任过。 。

测量是使用金刚石针进行的，其中单个电子的自旋（其固有角动量）用于精确测量材料的磁场。发现如何操纵这些奇特的准粒子可能意味着更好的计算机技术，以及快速、节能的存储逻辑。

该研究发表在《自然材料》上。  

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