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舊 2009-09-23, 00:18   #1
鳳山高中 - 成功大學
 
小申 的頭像
 
文章: 958
【新聞】疑似找到磁單極了!!

這個新聞讓我太興奮了!! 要是確認是真的 那理論.課本都要改寫了!

原始網址:http://www.sciencedaily.com/releases...0903163725.htm
http://forum.phy.ntnu.edu.tw/demolab...hp?topic=22363
http://www.helmholtz-berlin.de/aktue...nopole_en.html

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數十年來,科學家一直在尋找磁單極子:一種不同于傳統磁體的粒子,只具有北極或南極的單一磁極。
在本周出版的《科學》雜誌上,兩個凝聚材料物理學家團隊分別獨立的宣佈探測到了磁單極子
而預印本網站arXiv.org上的兩篇未發佈論文,則提供了更多證據。

英國物理學家Paul Dirac在1931年利用數學公式首次預言了磁單極子的存在
當時他認為既然帶有基本電荷的電子在宇宙中存在,那麼理應帶有基本“磁荷”的粒子存在。
美國物理學家Nathan Seiberg和威滕(Edward Witten)於1994年首次證明磁單極子存在理論上的可能性。
但在先前進行的研究中,科學家主要通過間接測量的方式尋找磁單極子,但在本周出版的《科學》雜誌上,
研究人員首次直接通過實驗記錄到磁單極子對自旋冰(spin ice)晶體的作用。

法國Laue-Langevin研究院Tom Fennell領導的團隊和Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy的Jonathan Morri領導的團隊都從自旋冰晶體觀察到了類似磁單極子的粒子,
在自旋冰晶體中磁性離子的排列與冰中氫離子的排列相近。磁性離子位於四面棱體的各個頂點上,
在接近絕對零度的溫度下,它們會以一個簡單的法則組織起來:每個四面體上,兩個離子向內朝著中心指向北極,
另外兩個向外。為了觀察磁單極子,研究人員利用中子去測量自旋冰晶體內原子的散射模式。結果發現,
散射的變化與假設磁單極子存在的電腦模型預測的一致。arXiv.org上的一篇預印本稱每個磁單極子的磁荷為4.6x10-13焦耳/特斯拉米。



磁單極子竟然被搞凝聚態的人“找到”了……

做粒子的,放衛星到天上去抓單極子的project欲哭無淚啊!
當然,他們很有可能會說,這根本就不是他們說的磁單極子,這只是做凝聚態的傢伙的另一次炒作。

德國真正做比較純的非功利性的科學研究的應該是Max-Planck Society。
做出這個結果的這群傢伙是Helmholtz Association的,Helmholtz的取向較MP更偏應用。
他們應該是一個做材料實驗的組,得到的這個結果對材料方面的影響很大,很有可能指向很多新的應用。
如果被確認的話,很有可能就是一個noble。

上面說這是理論沒有現實應用的,應該先去看看他們做了啥。他們是在現實世界中找到了這玩意。
實際上,如果只是在紙上算出一個有磁單極子的理論,這根本就不是什麼了不起的工作:
理論物理學家一向閑得蛋疼,連小於普朗克尺度時候的對易關係這種絕難找到實驗驗證的玩意,
都能有人酒後一拍腦門就做假設發文章。磁單極子的理論怕是早就被做透了。

我簡單解釋下他們做了什麼找到了什麼。這群搞凝聚態的傢伙,找到了某種新材料(一串dipole),
然後這種dipole鏈在低溫(2k,也不是太低)下扭成一團。加外磁場,可以影響其對稱性,也就是說,
用外場可以調參數。然後他們發現,某種構型下,用中子散射打出來的結果是在鏈的尾端是磁單性的。

我也不懂中子散射啥的,也不知道這到底咋回事。後面又說,能夠製造一大堆這種扭曲的dipole鏈,
然後轉到統計物理,這個所的另一個某人,做實驗看這堆“gas”在不同溫度下的比熱。
發現比熱和溫度的相關與帶電氣體一樣(我猜他們指的是經典電子氣,不考慮量子效應的)。
我是做統計的,看到這,我也就相信他們找到的這種gas的Hamilonian和電子氣差不多(在實驗誤差的程度下相同)。
大家都知道電子氣的相互作用就是一個各向同性的純排斥,沒有頭尾,所以他們找到的這hamiltonian也應該是無頭尾的。
於是,這指向單極子。

顯然他們的每個單獨的dipole都滿足Maxwell方程,這些組分並沒有什麼奇特之處。然後dipole成鏈,
扭成一團,於是他們得到了這個“不符合”Maxwell方程的結果。這說明這種磁單極子來自於其結構,
而不是其組分,這是我們常說的emergency。
希望什麼時候能夠有做這個從單粒子的平庸性質到集體的非平庸性質的cross over的理論。這會是一個很漂亮的工作。
現在我的猜測是,這團扭曲的dipole鏈有個很集中的頭部形成一極,尾部的另一極與之相對的磁荷分佈得很廣。
於是在實驗中,被誤差抹掉某些細節後,能夠看到的也就是一個頭部。這樣,既沒有從本質上動搖Maxwell方程,
又能解釋實驗結果,這毫不影響這個工作在應用中的價值。

在柏林兩年,還有兩天就要走的時候,冒個新聞出來說某群傢伙蹲在柏林的某個角落陰謀推翻Maxwell,而且還“成功”了。
見證歷史,現在我淚流滿面……
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我思故我在
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