历经百年追寻仍然“芳踪”难觅

假如将一块磁铁砍成两半，你会获得两个更小的磁铁，本来的磁铁和新磁铁都有“南”极和“北”极。并且，不管磁铁被朋分成多少部分，不管把它朋分得何等小，新获得的每段小磁铁总有两个磁极。那么，存在着单独的南极或许北极吗？就像电荷存在着单独的正电荷和负电荷一样？

据美国费米国家试验室官方网站9月13日报道，虽然迄今还没有人有幸得以窥见其“真容”，但大大部分物理学家都以为，存在着单独的磁极——磁单极子。

狄拉克预言磁单极子存在

站在后人研究的肩膀上，19世纪70年代左右，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦证清楚电磁互相用处的两个方面：电和磁就像一对密切无间、鹿车共挽的圆满良伴。

但实际上，就像再圆满恩爱的夫妻也会有性情上的差别和其他方面的不调和，电和磁也不例外。并且，这类不调和在宏观和微观上都有明显体现。好比，在宏观上，从地球、月球、行星到恒星、银河系和银河系以外的星系等，都具有磁场。磁场对天体的来源、构造和演变都有着无足轻重的影响；可是，电场在宇宙空间几乎无声无息。在微观上，带电体可朋分成单独带有正电荷和负电荷的粒子，正、负电荷能够单独存在；但久长以来，人们历来没有发现过单独存在的磁极—磁单极子。磁和电的纰谬称也使描写电磁现象的麦克斯韦电磁方程组显得纰谬称。

那么，磁单极子是不是存在呢？20世纪初，量子理论的前驱保罗·狄拉克给出了他的预言。1931年，狄拉克首先从理论上用极精巧的数学物理公式预言，磁单极子是能够独自存在的。他以为，既然电有基本电荷—电子存在，磁也应有基本磁荷—磁单极子存在，这样，电磁现象的彻底对称性便可获得保障。所以，他依据电动力学和量子力学的合理推演，史无前例地把磁单极子作为一种新粒子提出来，使麦克斯韦方程具有了彻底对称的方式。

磁单极子或曾到访过

自从狄拉克提出磁单极子学说以后，磁单极子成为许多科学家眼中的“香饽饽”，他们对其进行了深刻研究，也提出了各类假定。1994年，内森·塞伯格和爱德华·威滕两位美国物理学家初次证实，磁单极粒子存在理论上的也许性。

另外，大一致理论（Grand unified theories）猜测了超重磁单极子的存在。该理论以为，这类磁单极子的质量将是质子质量的1亿亿倍。虽然如今地球上的加快器没办法提供制作这样的粒子所需求的能量，意大利国家核物理研究所的劳拉·帕特里齐亚说：“宇宙诞生之初也许存在着这么庞大的能量。”

其实，物理学家在现实中“捕获”到过磁单极子。这一事件产生在1982年的情人节。那时，斯坦福大学物理系的布拉斯·卡布雷拉打造了一个探测磁单极子的机器，假如探测到了磁单极子，机器上就会显示8磁子（磁子是一个常数）的信号。卡布雷拉从未探测到磁单极子，但是就在那年情人节那天，他却意外收到了一个8磁子的信号，这意味着他探测到了磁单极子。他为此加大了摸索脚步，后来树立了更大的探测仪器，但是却再也没有探测到过磁单极子的踪迹。

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所以成为一宗悬案。物理学家们试探过在月面物质样本中寻觅，也试探过在粒子加快器的碰撞试验中寻觅，但都一无所得。

2009年3月，美国物理学家希瓦吉·颂提在《科学》杂志撰文指出，他们在“自旋冰”晶体中观测到了相似磁单极子的物质。研究论文在当时引发了一场惊动，但后来证实，此次发现并不是是观测到了该物质，而仅仅只是一场偶合。2009年，德国和法国的两个科学家小组在9月4日出版的《科学》杂志上报告称，他们在一种特别的晶体中视察到了“磁单极子”的存在，但他们的“磁单极子”与物理学中由狄拉克预言的磁单极子仍有天地之别。

最受人注视标关于磁单极子的发现，当属2014年的一项研究。据英国《自然》杂志网站2014年1月29日报道，美国艾姆赫斯特学院科学家戴维·霍尔团队表示，他们在自旋凝集态所产生的人造磁场中，获得了在凝集态内涡线末尾的磁单极子的真实空间图象，提供了证实狄拉克磁单极子存在的证据。

孜孜不倦寻觅磁界“独角兽”

虽然如此，科学家们依然没有见过磁单极子的“真容”。如今，全球各地的宇宙射线探测器正在孜孜不倦地寻觅磁单极子的线索。科学家们以为，这些磁单极子今天也许依然在我们四周逡巡，同空气中的份子互相用处。在乎大利格兰萨索（Gran Sasso）国家试验室进行的MACRO试验，也在寻觅原初磁单极子。

另外，有科学家以为，质量更小的磁单极子也许能在欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）内制作出来。如今，帕特里齐亚和加拿大约克大学的温迪·泰勒都在寻觅在LHC内制作的磁单极子。帕特里齐亚应用LHC上专门设计用来寻觅磁单极子的单极和特种探测器（MoEDAL），而泰勒应用超环面仪器（ATLAS）。

泰勒说：“从个人的角度而言，我信任，磁单极子就在那儿，我们只需求一直地寻觅就行。磁单极子也许是我最爱好的粒子。假如我们发现磁单极子，其意义将可与发现希格斯粒子相媲美。”

经历了这么长时间的寻觅，迄今还没有科学家敢义正辞严地宣称，自己彻底真正找到了磁单极子，但关于磁单极子的摸索，人们还要持续下去。虽然要找到磁单极子，其实不是件简单简单的事，而是一项长久而艰难的任务，要付出许多时间和精力，甚至也许要通过数代人的尽力，但科学家们毫不会轻言放弃。

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