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轉貼 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 Mate rials 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。 原始網址:http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090903163725.htm http://www.helmholtz-berlin.de/aktuell/pr/pm/pm-archiv/2009/pm-tennant-morris-\ monopole_en.html
zealeliot:大新聞耶 怎麼好像沒看到啥報導 @@09/20 23:27
Darkspace:= = 因為記者不懂09/20 23:30
kevin60405:教科書要改寫了!? 09/20 23:36
chungweitw:如果是說電磁教科書, 那頂多只是多加一個小section 09/20 23:37
chungweitw:討論磁單極而已 ( 其實很多書本來就有寫這段了 )09/20 23:37
Glamdring:Jackson有 不過不長 09/20 23:49
triumph323:挖出來的話 科技應該會在進步更快唷09/21 00:15
ohya74921:會不會電磁理論要大革命了阿 XD 09/21 00:21
profyang:真的假的酷耶~ 09/21 00:25
ntust661:大新聞! 09/21 01:11
pyrochlore:磁單極可以有甚麼特殊應用呢? 09/21 01:16
ntust661:但是maxwell的公式,裡面有一個代表世界上沒單磁極的意思09/21 01:19
a0952028698:我要去燒了我的電磁學課本09/21 01:19
ntust661:磁單極不存在:▽ . B = 0 09/21 01:20
ntust661:有單磁極不就代表上式方程式是錯的!? 09/21 01:20
triumph323:樓上 已他當初來說 差不多是這意思09/21 01:25
ntust661:不懂@@09/21 01:27
triumph323:就是可能被推翻09/21 01:28
ntust661:數學式被推翻XD09/21 01:31
ntust661:那還蠻嚴重的0.009/21 01:31
profyang:沒什麼阿物理就是要這樣才有進步嘛~:)09/21 01:41
zomzom:...太帥了
zomzom:...太帥了09/21 01:56
luckymore:酷喔~~~09/21 03:26
matrixkiller: WOW09/21 08:13
happysp1:推一個 這算大新聞了吧!! 09/21 09:19
exponential7:這有諾貝爾獎嗎? 09/21 09:21
CHTM:這.... 數學式被推翻 很正常吧 上面大驚小怪09/21 09:26
yeahbo:一些比較進階的電磁學課本早就有▽.B=ρ_m推廣版公式了 09/21 09:58
MOONRAKER:阿用了一百多年的公式,為一個平常觀測不到的現象要09/21 10:38
MOONRAKER:推翻?我小時候也都講推翻,後來學長說要講「修正」 09/21 10:39
MOONRAKER:或「補充」,推翻實在太幽默 09/21 10:39
b3b4:考慮相對論效應牛頓運動定律也不對 原來高中生都在學錯的東西 09/21 10:45
b3b4:但在日常生活的尺度 牛頓運動定律「大概」是對的又好用 09/21 10:47
skyjade:我十年前大學入學的口試就被問說如果有磁單極,Maxwell方程09/21 10:51
skyjade:的哪幾條要被改寫...09/21 10:52
lice0225:酷耶 可以借轉嗎? 09/21 11:00
justsaygood:為了資格考,我剛好正在念電動力學= ="無聊看一下物理 09/21 11:40
justsaygood:版. 也許考題會出磁單極的討論了 = ="09/21 11:41
MOONRAKER:又,這篇可和本版 #1Afpjhwq (9/8) 對照看09/21 13:06
nevinyrrals:其實也還好,畢竟現實世界的電磁現象都遵守四大方程09/21 13:07
nevinyrrals:從報導來看感覺磁單極只有在極端的環境才會存在09/21 13:08
nevinyrrals:多了磁單極的話Maxwell方程會變成對稱的形式09/21 13:11
nevinyrrals:而從divB = 0出發的電動力學需修正09/21 13:13
mepass:頂多就修正一下而已 推翻也太誇張09/21 16:45
limingche:聽說這是弦論預測的?!那不就間接證實弦論是正確的??09/21 16:52
toreador529:只能說在磁單極上弦論是consistent.....說正確太早了09/21 17:12
Jeph: Dirac 要站在 Maxwell的肩膀上了嗎!!! 09/21 19:05
qna:見鬼啦 我要冷靜 09/21 19:33
niccccccccce:Maxwell只是數學家而已,被物理家推翻也很正常。09/21 20:16
red0210:...... 太強大了 09/21 20:57
limingche:有一種風雨欲來的感覺...09/21 22:22
milkcake:好期待後續!! 09/21 23:08
Morphee:Maxwell只是數學家而已? 請多了解這位大師... 09/22 01:35
youmehim:Maxwell依對稱性找到了安培定律的修正項 09/22 02:07
nieguest:驚為天人@@" 09/22 07:54
mark0912n:發現預測沒有的東西跟沒發現預測會有的東西 才有趣咩...09/22 10:36
chungweitw:驚為天人 好像是用來形容人的長相09/22 10:44
jjsakurai:我的看法好像是找到放射狀排列的spin 跟magnetic charge 09/22 12:57
jjsakurai:好像還不太一樣 09/22 12:57
WayneBruce:我想法跟樓上一樣 因為它終究是靠spin來產生磁場09/22 13:35
Iloveusomach:真的假的?找到磁單極 @ @ 好驚人09/22 14:58
physicist512:明年我到底要不要修電磁學阿XD...都要改寫了= =09/22 17:07
jhihshihyou:an interesting collective phenomenon....09/22 22:21
jhihshihyou:but not a real particle.09/22 22:23
MIDDLENIGHT:借轉八卦09/23 00:02
CJO1I6:幹 這個新聞讓我太興奮了!!09/23 00:12
jhihshihyou:"Monopoles" in condensed-matter systems....09/23 00:51
jhihshihyou:from Wikipedia.09/23 00:52
waldi:同意樓上j大的說法09/23 14:42
作者 dongkuy (dongkuy) 看板 Physics 標題 Re: [新聞]磁單極子受證實,Dirac踢Maxwell下台 時間 Tue Sep 22 17:08:55 2009 ─────────────────────────────────────── 之前就有po過一篇文章 神手 David Griffiths 在電磁學課本就寫到了(有興趣去看p258) 用"磁荷"或是"N極S極"來描述磁場,這是所謂的"Gilbert model",這個model比較 好懂,但是物理概念是錯的。Griffiths 建議用"Ampere model"來描述磁場: 磁矩的產生是由於帶電粒子的旋轉(spin、orbit)所造成的。 而關於磁單極這件事,Griffiths在講磁場的vector potential的多極值展開時就 說過了,從多極值展開可以看出磁單極那一項為0。那個展開太長了,有興趣去翻 p243的(5.79式)以及下面的敘述。 以前我就很納悶,明明已經有論證說磁單極不存在,為什麼新聞常常要說科學家 一直在"尋找"磁單極?這兩者好像意義上不太一樣。就像說明明證明了"乙太"不存在, 難道新聞也要寫說科學家一直在"尋找"乙太這東西? 不過話說回來,實驗領導理論本來就不是件奇怪的事,總之看下去就對了。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.227.192.63
MOONRAKER:因為現有理論中沒有monopole,但不是沒有空間留給 09/22 17:41
所以我的文中說了這兩者意義似乎不太一樣 現有理論沒有的東西,是理論還沒發展到那裡,也不知道有沒有,所以說"尋找"合理 但是應該有很多人都論證了磁單極不存在,這是"確定"沒有,而不是"不知道有沒有" 我的了解非常有限,但是我覺得除非量子力學的理論又再做修正,否則磁單極應該就 不存在了。當然也有可能理論修正之前,實驗搶先一步發現。所以我也不敢說太多。
MOONRAKER:monopole; 而且這的確是一直在找的,至少60年代以來都在09/22 17:42
MOONRAKER:找,那時候的想法是把底片用氣球升到高空然後看會不會有09/22 17:42
MOONRAKER:太空來的monopole剛好經過,在大氣上層這種機率高一點09/22 17:43
MOONRAKER:Ether則是除了RPG以外沒聽說有在找 09/22 17:44
※ 編輯: dongkuy 來自: 61.227.192.63 (09/22 17:55)
MOONRAKER:你好像在用自己的話循環證明自己的話?酷喔!09/22 19:39
sunev:vector potential已經用到了div B=009/22 20:39
sunev:當然不會有磁單極啊....orz09/22 20:39
所以...= =a...用vector potential來論證不客觀?? or...??
justsaygood:帶電粒子的"旋轉" 用旋轉這個中文可能不太好 09/22 23:15
※ 編輯: dongkuy 來自: 61.227.187.222 (09/22 23:22)
justsaygood:電子的自旋想成電子在旋轉會有問題 09/22 23:32
justsaygood:sunev大講的是A是由 ▽.B=0 出發的到的東西,你再用09/22 23:36
justsaygood:A來論證無磁單極,這樣的推理架構有問題 09/22 23:37
OK! 剛剛又研究了一下 ▽.B = 0 這件事是直接由必歐-沙伐定理導出來的,裡面並沒有有關磁單極的假設 (或者是有而我不知道,如果有,願聞其詳) 所以我還是想不通,為什麼不能用 ▽.B = 0 下去論證,這應該沒有"用自己的假設 得來的結果證明假設是對的"的問題阿? ※ 編輯: dongkuy 來自: 61.227.187.222 (09/23 00:02)
Webber74:▽.B = 0用這下去導便是先承認磁單機存在的事實了吧 09/23 00:38
Glamdring:用▽.B = 0代表磁場為封閉的,也就是由某一極出發,09/23 00:52
Glamdring:於某一極結束,不就等同於假設接下來的推導沒有 09/23 00:54
Glamdring:pole09/23 00:54
Glamdring:single pole 存在? 抱歉打錯 09/23 00:55
對! 我是想說,直接由▽.B = 0下去看他的物理意義也好 由vector potential的多極值展開的第一項(磁單極項)等於0得到沒有磁單極也好 總之▽.B = 0導致"沒有磁單極"這件事 所以,如果▽.B = 0是正確的,則"沒有磁單極"是推理的結果 要不然,就是"存在磁單極",▽.B = 0 作修正 ※ 編輯: dongkuy 來自: 61.227.187.222 (09/23 01:03)
Glamdring:如果實驗證實存在 就要做修正吧 09/23 01:58
Glamdring:另外 single magnetic pole 的討論可以看09/23 01:59
Glamdring:phys. rev. v.48 p.817 by P.A.M. Dirac 09/23 02:00
作者 mantour (朱子) 看板 Physics 標題 Re: [新聞]磁單極子受證實,Dirac踢Maxwell下台 時間 Tue Sep 22 19:21:13 2009 ─────────────────────────────────────── ※ 引述《dongkuy (dongkuy)》之銘言: : 之前就有po過一篇文章 : 神手 David Griffiths 在電磁學課本就寫到了(有興趣去看p258) : 用"磁荷"或是"N極S極"來描述磁場,這是所謂的"Gilbert model",這個model比較 : 好懂,但是物理概念是錯的。Griffiths 建議用"Ampere model"來描述磁場: : 磁矩的產生是由於帶電粒子的旋轉(spin、orbit)所造成的。 : 而關於磁單極這件事,Griffiths在講磁場的vector potential的多極值展開時就 : 說過了,從多極值展開可以看出磁單極那一項為0。那個展開太長了,有興趣去翻 : p243的(5.79式)以及下面的敘述。 你說的這個完全不能當作磁單極不存在的「證明」呀 只能說是馬克士威方程式中沒有加上代表磁單極的這一項 為什麼沒有這一項是因為實驗從來沒有找到過 反過來用沒有這一項來「證明」它不存在好像有點奇怪 只要有一天找到了隨時可以加上去 (我記得課本上這一段明明就是說沒有0級項「反映」(reflect) 了沒有磁單極這個事實,可從來沒有用「證明」(prove)這樣的用詞吧 通常原文書的用詞都是很謹慎的,不要曲解了作者的原意) 至於為什麼一直沒找到卻還是一直在找這個問題 我覺得因為物理學家喜歡追求自然的規律性 而含有磁單極的理論,比不含磁單極的理論,看起來更符合物理學家喜愛的某種「規律」 (這裡說的規律也許是對稱性,也許是其他看起來美好的性質) 所以會致力去尋找這「失落的一項」也不令人意外 : 以前我就很納悶,明明已經有論證說磁單極不存在,為什麼新聞常常要說科學家 : 一直在"尋找"磁單極?這兩者好像意義上不太一樣。就像說明明證明了"乙太"不存在, : 難道新聞也要寫說科學家一直在"尋找"乙太這東西? : 不過話說回來,實驗領導理論本來就不是件奇怪的事,總之看下去就對了。 並不是馬克士威方程式證明了沒有乙太 而是實驗結果證明了馬克士威方程的正確 當然你也可以懷疑它不正確 我想如果你能提出一種理論中,乙太的存在可以導致令人意想不到的美好性質的話 也許也會很多人想要證實你的理論XD -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.213.158 ※ 編輯: mantour 來自: 140.112.213.158 (09/22 19:24) ※ 編輯: mantour 來自: 140.112.213.158 (09/22 19:25) ※ 編輯: mantour 來自: 140.112.213.158 (09/22 19:25)
caseypie:馬克士威方程式應該沒有說乙太不存在....09/22 20:51
caseypie:乙太不存在的實驗和Maxwell毫無關係 09/22 20:51
niccccccccce:Michelson Maxwell差滿多的~ 09/22 20:59
mantour:馬克士威方程式在不同坐標下預測的真空電磁波波速一樣09/22 21:32
mantour:如果有乙太的話Maxwell eq.也要做相應的改變吧 09/22 21:33
mantour:應該說沒有乙太,所以Maxwell eq. 才會在不同慣性座標都09/22 21:34
mantour:正確09/22 21:34
mantour:而Michelson得到的結果就是我說的實驗09/22 21:34
mantour:不過還是要承認我舉的例子不好><09/22 21:37
caseypie:maxwell eq. 跟其他波函數根本沒有兩樣09/22 23:11
caseypie:波函數=>波方程09/22 23:11
caseypie:波方程裡的波速是波相對於介質的速度09/22 23:12
caseypie:而Maxwell認為這個介質就是乙太 09/22 23:13
caseypie:所謂的真空其實充滿靜止的乙太,所以光速才會恆定09/22 23:13
mantour:如果真空中充滿乙太09/23 00:17
mantour:波方程就只會在相對乙太靜止的坐標成立不是嗎09/23 00:18
mantour:但Maxwell eq.並沒有指明坐標,是地面、地球、太陽、還是09/23 00:20
mantour:宇宙的中心?09/23 00:20
mantour:一般的波方程都是在確定介質的速度下導出的09/23 00:21
mantour:我覺得還是不一樣09/23 00:21
mantour:雖然Maxwell本人是認為有乙太,但他的方程式的確指出了09/23 00:23
mantour:沒有乙太的可能性 ?09/23 00:23
mantour:不過回到我本來要表達的意思應該是:09/23 00:24
mantour:如果實驗量到光速不恆定 -> Maxwell eq.只在特定慣性座標 09/23 00:25
mantour:成立 09/23 00:25
mantour:如果實驗量到光速恆定->Maxwell eq. 在任意慣性坐標都成立09/23 00:25
mantour:所以是實驗的結果決定我們採用哪一種理論,而無法用理論去 09/23 00:26
mantour:「論證」光速是否恆定09/23 00:27
caseypie:如果你認為maxwell eq指出電磁波不需要介質的可能性09/23 01:29
caseypie:那音波方程式同樣也指出了音波不需介質的可能性09/23 01:29
caseypie:maxwell eq.無法說明電磁波是否不需要介質09/23 01:30
caseypie:而按照既往波方程經驗,波需要介質,波速是相對介質而言09/23 01:31
caseypie:但是此一經驗推論被麥克生莫雷實驗否定09/23 01:31
caseypie:總之,我認為maxwell eq和光速恆定完全無關09/23 01:34
caseypie:賦予電磁波不同於其他波方程意義的,是麥克生莫雷實驗09/23 01:35
caseypie:哪,不過這並不是你這篇要說的重點就是了09/23 01:35
mouwat:音波方程式不是有很明顯的介質參數嗎09/23 07:58
caseypie:磁導率和電導率就不是「介質參數」嗎?XD 09/23 11:25
ntust661:電容率吧XD 09/23 12:46
: 你說的這個完全不能當作磁單極不存在的「證明」呀 : 只能說是馬克士威方程式中沒有加上代表磁單極的這一項 : 為什麼沒有這一項是因為實驗從來沒有找到過 : 反過來用沒有這一項來「證明」它不存在好像有點奇怪 : 只要有一天找到了隨時可以加上去 : (我記得課本上這一段明明就是說沒有0級項「反映」(reflect) : 了沒有磁單極這個事實,可從來沒有用「證明」(prove)這樣的用詞吧 : 通常原文書的用詞都是很謹慎的,不要曲解了作者的原意) 我也沒提到"證明"兩個字阿XD 我是說"論證"。我是不知道論證跟證明是不是一樣(我是覺得不一樣),但我只是想 用"論證"來表達從一些事實推理出來的結果。我也知道Griffiths那段話不能當證明, 因為這要當證明不嚴謹。至於Maxwell eq沒有加上磁單極這一項,真抱歉我才疏學淺, 不知道這個典故。不過我仔細看了一下Griffiths那段話,他的確有說"沒有磁單極" 這件事是建立在 ▽‧B 這個假設上,原來他也是語帶保留。 但是Griffiths本人也不喜歡"磁荷"這個觀念,這次我相信這我沒看錯 p258頁有一句話: .... But it's bad physics (指Gilbert model), because there's no such thing as a single magnetic north pole or south pole. ...... 我的理解是,Griffiths也把"沒有磁單極"這件事當作事實。 謝謝指教!
ej001:這件事的發現,讓我更想研究物理09/22 22:55
※ 編輯: dongkuy 來自: 61.227.187.222 (09/22 23:01)
dongkuy:慶祝物理板人氣40,盛況空前!!09/23 00:37
pyrochlore:就只是個發現 有這麼hi嗎?09/23 02:17
Iloveusomach:當然非常 high09/23 02:24
ntust661:帥ㄚ!09/23 03:03
bloch:硬凹... 09/23 06:25
bloch:邏輯搞清楚09/23 06:50
chungweitw:沒有語帶保留吧. 他那句話純粹就是要加深你印象.09/23 07:54
chungweitw:告訴你 div B = 0 <=> 沒有磁單極.09/23 07:54
chungweitw:然後...你又再次斷章取義 Griffiths 說的話.09/23 08:02
chungweitw:Griffiths 明明是告訴你 可以用 Gilbert model 去想像09/23 08:03
chungweitw:magnetic "dipole". 順便告訴你這其實不太對.09/23 08:03
chungweitw:但他從沒告訴你說 "沒有磁單極是事實".09/23 08:04
dongkuy:"沒有磁單極"是事實,是我對Griffiths的話的理解,不是09/23 13:24
dongkuy:看到Griffiths白紙黑字寫出來...我物理系還沒讀完,難免見09/23 13:25
dongkuy:樹不見林,但我也不希望這個版只有讀完研究所才有資格談物09/23 13:26
dongkuy:理09/23 13:26
: : ▽.B = 0 這件事是直接由必歐-沙伐定理導出來的,裡面並沒有有關磁單極的假設 : : (或者是有而我不知道,如果有,願聞其詳) : : 所以我還是想不通,為什麼不能用 ▽.B = 0 下去論證,這應該沒有"用自己的假設 : : 得來的結果證明假設是對的"的問題阿? (以下該標向量的,請腦內補齊XD,) 想一下學到高斯定律▽˙E=ρ/ε 用高斯定理 化為積分型式(可能你會比較好理解) ∮da˙E=∫dvρ/ε 高斯面上的總通量可因面內包的帶電物而"有值" 這代表我們可能單一找到電場的"源" 或 "滙" 源的話就像,一正電粒子(場線外散).滙的話就像一個電子(場線收入) (這就是所謂電單極) 回到▽.B = 0 用高斯定理 化為積分型式 ∮da˙B = O 封閉面上的總通量永遠為零 這代表我們永遠找不磁場單一的"源"或"滙" 即磁場散出去(源)必有其他完全收入的地方(滙),所以無法像電那樣有"單極" 所以▽.B = 0這式子隱喻了無磁單極這件事 來講vector potential這由來 相量分析有個式子,任意向量K, 旋度後再散度=0 : ▽.▽×K = 0 這時我們看到了 ▽.B = 0 ,勇敢的把B改寫成▽×A, 等式依舊滿足 這時就多了一個A來處理磁的問題了. 而這A是由▽.B = 0的條件下產生的,所以先天上已包含了無磁單極這個條件 A再怎麼去玩,可預見都逃不出無磁單極. 如果▽.B沒有等於0 , 就不會有我們學到的這個A 題外: 電的▽×E = 0 一樣有個向量式 可以讓我們多取一個純量函數Φ 來處理電的問題 ,而Φ符合我們常見的E=-▽Φ 而Φ我們叫它位,它是純量所以是純量位 A是向量,所以類比叫向量位 ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.109.229.114 ※ 編輯: justsaygood 來自: 140.109.229.114 (09/23 01:43)
justsaygood:可能是原PO你說"而關於磁單極這件事,Griffiths在講09/23 01:44
justsaygood:磁場的vector.. 讓別人以為你要用A出發來論證無磁單09/23 01:45
justsaygood:極. 大家只是想提醒以A出發找就包含無磁單極條件09/23 01:47
作者 Iloveusomach (Hydrogen) 看板 Physics 標題 Re: [新聞]磁單極子受證實,Dirac踢Maxwell下台 時間 Wed Sep 23 02:21:57 2009 ─────────────────────────────────────── 好奇問一下 已經知道是 歸列在 fermion 還是 boson ?? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 116.118.131.111
Webber74:難說...甚至不屬於任何一類09/23 08:12
-- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 59.115.0.109