磁单极的若干方面研究
磁单极的若干方面研究
磁单极子既磁铁的单独N极或S极,也即自由磁荷。对于磁铁它的磁极总是成对出现的,无论我们怎样分割它总是存在两个磁极,直到无限小。1931年英国著名的物理学家、量子力学的创始人之一狄拉克首先从理论上预言了磁单极的存在。这个预言引起了科学家极大的兴趣,从而开创了磁单极研究的新的时代。这种物质的存在性到目前为止还是个谜,人们在实验中还没有发现以基本粒子形式存在的磁单极,但是人们从理论上对磁单极作了各种详尽的探讨。
1 磁单极子的特性
(1)质量大。在真空磁场中,磁单极子的能量增加率为:2.06×104(g/go)ev/G.cm两个磁荷相等磁单极的相互作用能为≈5000WE(为两个点电荷的相互作用能),在麦克斯韦理论中,电子的质量类似地,可以根据磁单极子的相互作用能估计磁单极子的质量,最小的磁单极子的质量mg=5000me这样表明磁单极子的质量是很大的。磁单极子的质量是质子质量的1016倍,达到20毫微克。如果我们用加速器来产生磁单极子,它们就会成对出现,一个是正的,另一个是负的。到目前为止,加速器的能量远小于上述能量,故不可能在加速器中找到磁单极子。
(2)具有极强的游离能力。在较高速下,其游离能力是电子的18000倍,在低速下更大。所以磁单极子在通过物质时,将迅速损失能量。如通过乳胶时,会留下一条径迹。
(3)非常稳定。因磁单极子强度守恒,它不会自行消灭。若要湮灭,一定存在大小相等符号相反的另一磁单极子,并与其发生作用,同时释放出某种形式的能力。
(4)在磁场中加速。H=103Oe( ),则磁单极子在磁场中每前进一厘米,将得到41兆电子伏特的能量。
(5)被抗磁质所排斥,被顺磁质所吸引。如把磁单极子嵌进抗磁质石墨中,需要作功十分之几电子伏特,而把它从顺磁质如铬的晶体中拉出需要作功几十电子伏特。
2 研究磁单极的重大意义
如果存在磁单极子,则麦克斯韦方程组中需要改写的式子是 高斯定律 磁场的高斯定律
如果存在磁单极子,则麦克斯韦方程组中需要改写的式子是高斯定律磁场的高斯定律 。 如果存在磁单极子,则麦克斯韦方程组中需要改写的式子是高斯定律磁场的高斯定律 在物理学领域，磁单极子一直是一个备受关注的研究课题。传统上，我们所熟悉的磁场是由磁偶极子产生的，它们总是成对出现，并且不可能存在独立的磁单极子。然而，如果存在磁单极子，那么麦克斯韦方程组中的一些式子就需要做出相应的改写，其中包括高斯定律和磁场的高斯定律。在本文中，我们将深入探讨这一主题，分析磁单极子对麦克斯韦方程组的影响，并对其中涉及的概念和原理进行全面的评估。 让我们回顾一下麦克斯韦方程组的基本形式。麦克斯韦方程组描述了电磁场的行为，它由4个方程组成：电场的高斯定律、电场的安培定律、磁场的高斯定律和法拉第电磁感应定律。在正常情况下，这些方程描述了电磁场的产生、传播和相互作用，然而如果考虑到磁单极子的存在，其中的一些方程就需要做出相应的修改。
具体来说，如果存在磁单极子，那么磁场的高斯定律就需要做出改写。传统的磁场高斯定律表达了磁场的闭合性，即磁场线既没有起点也没 有终点，这是由于磁场总是由磁偶极子所产生的。然而，如果存在磁 单极子，那么磁场线就会出现起点或终点，从而破坏了磁场的闭合性。在存在磁单极子的情况下，我们需要重新审视磁场的高斯定律，并对 其进行修正。 除了磁场的高斯定律之外，麦克斯韦方程组中的高斯定律也需要进行 相应的修改。传统的高斯定律描述了电场或磁场穿过一个闭合曲面的 总通量与该曲面所包围的电荷量或磁荷量的比例关系。然而，如果考 虑到磁单极子的存在，那么电场或磁场的通量就会发生改变，从而需 要对高斯定律进行修正。 在对麦克斯韦方程组中的式子进行修改时，我们需要考虑到磁单极子 对整个理论体系所带来的影响。除了对高斯定律的修改外，还需要进 一步分析磁单极子与其他物理量之间的相互作用，探讨磁单极子的产 生机制和性质，并考察它对电磁场的传播和辐射的影响等多方面问题。研究磁单极子不仅仅是对麦克斯韦方程组的修改，更是对整个电磁理 论的深入探讨。 个人观点上，磁单极子的存在将会对我们对电磁场的理解带来革命性 的变化。它将打破传统对磁场的认知，为我们开辟了一个全新的研究 领域。虽然目前还没有直接的实验证据证明磁单极子的存在，但是对
飞碟技术的可行性研究 2019
飞碟技术的可行性研究 飞碟是一种既神秘又科幻的技术，因为飞碟既可超高速飞行， 又可以急刹悬停，还可以非惯性近于90度转弯。飞碟技术集天然核 反应空气新能源、核磁冷激光光冷超材料、光驱非惯性旋振光悬浮 和超声光声控超速光通讯的中微子量子核技术于一体，融人工智能、地基导航、航空医学和激光推进的量子科学于一身，飞碟技术的理 论基础是宇称中微子量子核技术。新技术革命的宇称中微子量子核 技术，是适应全息仿生不争而温故知新磁致极光磁核冷磁谐超导以 迂为直自组优化创新、自组运筹不思而代理仿真闪电激发核反应冷 光能源欲擒故纵质疑可拓创意、辩证谋略不战而屈人之兵收发两用 光芯片同质集成移花接木按需重组创造和宇称协同不学而按需致用 能谷激子核磁光拓扑超控审时度势自主协同创智的飞碟智能交通， 基于天人合一宇称统一规律契仑科夫辐射光电倍增夸克聚变光激发、阴阳和谐辩证按需计算约瑟夫逊超导核磁共振微泡内爆光加速、物 竞天择全息最新发现反常霍尔效应量子纠缠伽马射线光失活和适者 生存协同拓扑超控塞曼偏振示性光谱分析携能穿透光声控的中微子 振荡相关原理，在空气新能源水燃料、核磁冷化学超材料、激子核 磁光核控制和旋振非惯性光悬浮的飞碟相关技术研究中，通过创新 始于他山之石可以攻玉微泡内爆加速中微子携能穿透光致冷、创意 源于知己知彼百战不殆飞秒激光激发中微子石墨气化光生磁、创造 基于鬼谷阳谋审时度势环磁约束共振中微子超声导引光超控和创智 在于青出于蓝而胜于蓝重联磁谐光驱中微子超旋旋振光悬浮的量子 光学核技术研究，把谐频热超导飞秒闪电激发天然核反应、谐波磁 重联微泡内爆加速极光核磁冷、谐振声牵引环磁约束共振核磁核控 制和谐和光声控旋振超声光驱夸克核聚变的中微子冷激光，用超声
微观粒子物理学中的新理论和新发现
微观粒子物理学中的新理论和新发现微观粒子物理学是研究构成我们身体和周围环境的基本粒子及其相互作用的学科，它深入研究了物质的最基本结构和相互作用方式。在不断探索和研究中，微观粒子物理学发展了许多新理论和新发现，为我们认识宇宙的本质和构成提供了重要的参考和理论基础。 一、新理论 1.弦理论 弦理论是目前微观粒子物理学中最重要的理论之一。它认为基本粒子不是点状物体，而是弦，弦以不同的方式振动时就能产生不同的粒子。弦理论不仅能够统一物理学中的所有基本力，还能将物理学与数学有机结合，打开了了解世界的新大门。 2.暗物质理论 暗物质理论认为宇宙中存在着没有发现的物质，这种物质不会与常规物质相互作用，因此无法直接观察到。暗物质理论是解释
宇宙形成和演化的关键理论之一，它可以解释宇宙中存在巨大的 质量和引力场的原因。 3.量子场论 量子场论是描述宇宙的基本结构和粒子相互作用的重要理论之一。它把自然界看成了一个极其复杂的场，并且通过量子化的方 式描述了相互作用。量子场论被广泛应用于目前的高能物理实验。 二、新发现 1. 上帝粒子 上帝粒子，也被称为希格斯粒子，是解释物质与能量是如何获 得其质量的重要粒子。在欧洲核子中心的大型强子对撞机实验中，科学家们证实了希格斯粒子的存在，这一发现确认了粒子物理学 标准模型的基本理论。 2. 中微子超光速
中微子超光速现象是指中微子的速度比光速要快。在欧洲核子 中心的实验中，科学家们观察到了这一现象，并推测中微子具有 负质量。这一发现挑战了现有的物理理论，也为物理学家提供了 新的思路和研究思路。 3. 磁单极子 磁单极子是一种假想物质，它只有一个磁极，而不存在相应的 相反磁极。在实验中，科学家们证实了磁单极子的存在，并建议 它可能是纳米尺度下电磁场的重要组成部分。这一发现为磁学和 材料科学领域提供了新的研究方向和深入思考。 总之，微观粒子物理学中的新理论和新发现让我们有了更深入 的认识和理解宇宙的本质和构成，也为科学家们提供了新的研究 思路和方法。这些新理论和新发现不仅对科学界具有重要的意义，也将为人类探索和认识自然界提供强大的支持。
磁单极的若干方面研究
磁单极的若干方面研究 磁单极子既磁铁的单独N极或S极,也即自由磁荷。对于磁铁它的磁极总是成对出现的,无论我们怎样分割它总是存在两个磁极,直到无限小。1931年英国著名的物理学家、量子力学的创始人之一狄拉克首先从理论上预言了磁单极的存在。这个预言引起了科学家极大的兴趣,从而开创了磁单极研究的新的时代。这种物质的存在性到目前为止还是个谜,人们在实验中还没有发现以基本粒子形式存在的磁单极,但是人们从理论上对磁单极作了各种详尽的探讨。 1 磁单极子的特性 (1)质量大。在真空磁场中,磁单极子的能量增加率为:2.06×104(g/go)ev/G.cm两个磁荷相等磁单极的相互作用能为≈5000WE(为两个点电荷的相互作用能),在麦克斯韦理论中,电子的质量类似地,可以根据磁单极子的相互作用能估计磁单极子的质量,最小的磁单极子的质量mg=5000me这样表明磁单极子的质量是很大的。磁单极子的质量是质子质量的1016倍,达到20毫微克。如果我们用加速器来产生磁单极子,它们就会成对出现,一个是正的,另一个是负的。到目前为止,加速器的能量远小于上述能量,故不可能在加速器中找到磁单极子。 (2)具有极强的游离能力。在较高速下,其游离能力是电子的18000倍,在低速下更大。所以磁单极子在通过物质时,将迅速损失能量。如通过乳胶时,会留下一条径迹。 (3)非常稳定。因磁单极子强度守恒,它不会自行消灭。若要湮灭,一定存在大小相等符号相反的另一磁单极子,并与其发生作用,同时释放出某种形式的能力。 (4)在磁场中加速。H=103Oe( ),则磁单极子在磁场中每前进一厘米,将得到41兆电子伏特的能量。 (5)被抗磁质所排斥,被顺磁质所吸引。如把磁单极子嵌进抗磁质石墨中,需要作功十分之几电子伏特,而把它从顺磁质如铬的晶体中拉出需要作功几十电子伏特。 2 研究磁单极的重大意义
磁单极子是否存在
磁单极子是否存在 最近，英国《自然》杂志于2014年1月30日刊登了一篇报道磁单极子被发现存在的证据的文章，马上引起整个科学界的震动。那么，什么是磁单极子？它是否真的存在呢？ 电和磁向来被认为是一对，麦克斯韦的电磁学理论和方程也是对称和完美的典范，但是实际上电和磁又有明显的不对称：有单独存在的电子和正电子，正负电荷可以分开独立存在，而南北磁极则总是成对出现。实际上，磁单极子这种东西，最初在科学家的眼中是被看做不存在的，物理学上最早认为磁性物质一定都存在两个磁极，单独一个S极或N极的物质在科学家的眼中是荒谬的。电磁学的开创人麦克斯韦在计算他的方程的时候，曾经因为对称性考虑过磁单级子的存在，不过最后还是放弃了。而现代物理学基石狭义相对论也认为，我们所知的磁场只是电场的相对论效应，考虑磁单级子存在，是不现实的。这种想法一直到了1931年，才出现了转机。那一年，量子力学巨匠保罗·狄拉克(Paul Dirac)在方程中预言，既然存在“电荷”，那么也应该存在单独极性(也就是只有一个磁极)的“磁荷”，即“磁单极子”。狄拉克认为，如果考虑电磁的对称性，磁单极子是有可能存在的。可以说，从那时开始，磁单级子这种东西在理论上就站稳了脚跟，而后不少研究都认为磁单级子有可能存在。然而，寻找磁单级子这种东西，却不是一件容易的事，科学家对此在实验中探索了数十年，然而至今依然无果。 关于磁单极子是否存在一直没有定论，现存在两种设想。 第一种设想是“磁单极子”根本就不存在。 虽然人们早就发现电和磁有很多相似之处。例如，电荷周围存在电场，变化的磁场周围也存在电场。同种电荷相互排斥，异种电
荷相互吸引，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。但是，它们也有一些完全不同的地方，在电现象中，有电荷，并且正、负电荷可以单独存在，而在磁现象中，人们并没有发现“磁荷”，同时磁体的“N”极和“S”极也不可能单独同时存在。因为一块磁体，无论你怎样细分，分得再小，它总有N极和S极，这是理由之一。 理由之二是根据“磁现象的电本质”理论来说，“磁单极子”根本不存在。人们已经知道磁极和电流均可以产生磁场，电流磁场对磁体的作用与磁体磁场对磁体的作用是相同的，于是科学家通过研究得知运动起来的电荷可以产生磁场(该理论1876年美国的罗兰用实验证明了这一点)，这就是磁现象的电本质。 法国科学家安培受此启发，提出了著名的分子电流假说。安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流—分子电流，分子电流使每个微粒都成为微小的磁体，它的两侧是极性不同的两个磁极。安培的这一假说可以解释很多磁现象，同时也解释了磁体具有磁性是由于磁体内部微小磁体在受外界磁场作用下分子电流方向大致相同的结果。根据这一假说也同样可以说明磁单极子不可能存在，因为产生磁场的原因是因为有小磁体，也就是说产生磁的本质是由于电流表的运动，电流的运动产生的磁场必有“N”“S”极(右手定则)。 第二种设想是“磁单极子”确实存在。 前面提到，早在1931年英国物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）利用数学公式预言了磁单极粒子的存在。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粒子的工作。在物理学上，寻找新粒子通常有两条途径：一条途径是通过
磁单极子浅析
磁单极子浅析 【英文篇名】On Magnetic Monopole 【作者中文名】叶禹卿; 【作者单位】北京教育学院教师教育学院北京; 【文献出处】北京教育学院学报(自然科学版), Journal of Beijing Institute of Education(Natural Science), 2006年01期 【关键词】磁与电; 磁单极子; 超弦理论; 【英文关键词】magnetism and electricity; a magnetic monopole; superchord theory; 【摘要】1931年P·狄拉克首先提出存在磁单极子,并且从理论上予以论证。大统一理论以及对早期宇宙的研究,也认为存在磁单极子。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,而且物理学以及天文学的基础理论也将有重大的发展,人们对宇宙起源和发展的认识会再深入一步,磁单极子已成为解决一系列涉及微观世界和宏观世界重大问题的突破口。 【正题名】:磁单极子找到了吗？ 【作者】:树华 【刊名】:物理 【年卷期】:vol.33 【出版年】:2004 【ISSN】:0379-4148 【期号】:no.2 【页码】:P.155 【总页数】:1 【文摘】:狄拉克于1931年首次提出了磁单极子的想法，磁单极子是一种携有孤立的北磁极或南磁极的粒子，但是对这种难捉摸的粒子的所有实验找寻均无结果。最近，一个由日本、中国和瑞士的物理学家组成的小组声称他们找到了磁单极子的间接的证据，该研究组在一块铁磁晶体中观察到反常的霍尔效应，他们认为这种现象只能用存在着磁单极子来解释 【正题名】:半经典近似与黑洞低频似正规模 【作者】:常加峰 【作者单位】:上海天文台 【出版年】:2006 【页码】:p. 1-115 【总页数】:115 【授予学位】:博士 【导师姓名】:沈有根 【文摘】:黑洞扰动已经研究了很多年。众所周知，场扰动在黑洞时空背景中的演化主要分三个阶段：最初的扰动；似正常振荡阶段和指数衰减阶段。似正常振荡阶段的振荡频率和衰减时间被称为似正规模，与初始扰动无关，主要由黑洞的参数决定。似正规模的研究是黑洞物理学中重要且吸引人的方向。由于在不久的将来可能探测到引力波，黑洞的似正规模可能会成为黑洞存在的直接证据，正吸引更多的研究者投入其中。近几年，Anti-deSitter与共形场对应以及膨胀宇宙的促使人们去研究de Sitter以及Anti-de Sitter时空背景中的似正规模。同时，尝试用半经典的方法去量子化黑洞面积也使得似正规模成为基础物理学的重要内容。许多方法被用来研究黑洞的似正规模：波动方程的时间数值演化方法；波动方程的时间积分
拓扑稳定的自旋织构
拓扑稳定的自旋织构 自旋交互作用（spin-orbit interaction）是拓扑自旋电子学的核心问题之一，在自 旋交互作用下，电子的自旋会在空间上形成一种特殊的排列结构，这种结构被称为拓扑自 旋织构（topological spin texture）。拓扑自旋织构是一种拓扑结构，具有拓扑保护性质，意味着它对物理环境更加稳定，比传统的电子材料更加耐久。 拓扑自旋织构有多种不同的形式，其中最常见的有自旋矩阵和矢量。自旋矩阵是用来 描述自旋方向的数学工具。在三维空间中，每个自旋可以表示为一个3×3的自旋矩阵。矢量可以用来描述自旋向量的方向，长度等。在一些特殊的情况下，可以通过将自旋矩阵和 矢量进行组合，得到更加复杂的拓扑自旋织构。 在拓扑自旋电子学领域，人们主要研究两种拓扑自旋织构：磁单极子和蕨类。磁单极 子是指一种只有单极子磁荷但没有磁偶极子磁矩的磁性物质，这种物质在拓扑自旋电子学 中具有较强的实际应用价值。蕨类是指自旋翻转沿着某个特定方向形成的无限多晶格结构，在蕨类中，自旋可以在自然界中不同的现象中得到很好的描述，例如：skyrmion、antiskyrmion、螺旋等。 在拓扑自旋电子学中，磁单极子和蕨类的研究得到了很好的发展，晶格、磁性等因素 都对拓扑自旋织构的形成和稳定性产生了很大影响。在实际应用中，拓扑相变材料、拓扑 量子计算、磁性储存器等领域均有着广泛的应用。 拓扑稳定的自旋织构是拓扑自旋电子学中的一个重要领域。在这个领域中，研究者们 通过对自旋交互作用、磁性、晶格等因素的研究，探索并构建了一种新型的物理量子结构，这种结构具有更高的稳定性和鲁棒性，可应用于更广泛的领域，让我们对未来的发展变得 更加充满期望。除了磁单极子和蕨类，拓扑稳定的自旋织构中还有一些其他类型，例如： 话费膜、Dirac衬底等，这些都是研究的热点领域。拓扑稳定的自旋织构在科学研究领域 和应用领域都具有很大的潜力。 拓扑稳定的自旋织构在电子器件领域的应用也是广泛的，其中最为重要的一项便是磁 存储器。磁存储器中的存储单元是由微小的磁区域组成的，这些磁区域的自旋状态对外界 磁场具有很强的响应能力。通过磁性材料的选择和设计，可以形成不同的拓扑自旋织构， 从而实现更高效的磁存储器设计。 拓扑稳定的自旋织构是一种新型的物理量子结构，具有较高的稳定性和鲁棒性，可应 用于很多领域。目前，研究人员正在从不同的角度深入研究拓扑稳定的自旋织构，以期进 一步应用于实际的科学研究和生产领域。除了在磁存储器和拓扑量子计算领域的应用，拓 扑稳定的自旋织构还有很多潜在的应用领域。在自旋电子学中，拓扑自旋织构可以用来传 输量子信息，这为量子信息传输提供了一个全新的思路和方向。在拓扑能隙材料中，拓扑 自旋织构可以用来实现光电控制、磁光控制等功能。
整体磁单极的引力效应探讨
整体磁单极的引力效应探讨 一、引言 磁单极是一种理论上存在的磁场单极子，类似于电荷单极子。然而，至今为止还没有发现磁单极的实际存在。尽管如此，研究人员仍然对磁单极进行了大量探讨和研究。其中一个重要问题就是：整体磁单极的引力效应。 二、什么是整体磁单极？ 在物理学中，一个物体的质量可以被看作是由许多微小质量元素组成的。同样地，在电学中，一个电荷可以被看作是由许多微小电荷元素组成的。那么，在磁学中是否也有类似的概念呢？答案是肯定的。在磁学中，一个磁场可以被看作是由许多微小磁场元素组成的。这些微小的磁场元素可以看作是一个个微小的“南北极对”，它们构成了整个大磁场。 如果将这些微小“南北极对”合并起来，就得到了一个完整的“南北极对”。这个完整的“南北极对”就被称为“整体磁单极”。 三、整体磁单极与引力效应 在物理学中，引力是由质量产生的。同样地，在磁学中，磁场也可以产生引力。这个引力是由整体磁单极产生的。
具体来说，当一个物体被放置在整体磁单极附近时，它会受到一个向整体磁单极的方向的引力。这个引力与物体的质量成正比，与物体到整体磁单极的距离成反比。 四、整体磁单极引力效应的公式 根据上述描述，可以得到整体磁单极引力效应的公式： F = (μ0/4π) * (m1 · m2) / r^2 其中， F：物体所受到的引力； μ0：真空中的磁导率； m1：物体本身所带有的“南北极对”数目； m2：整体磁单极所带有的“南北极对”数目； r：物体与整体磁单极之间的距离。 五、实验验证 虽然至今为止还没有发现实际存在的磁单极，但是科学家们通过模拟实验验证了整体磁单极引力效应。 例如，在一项实验中，科学家们使用了一组强大而稳定的磁铁，将其
磁环天线技术研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/6b18982796.html, 磁环天线技术研究 作者：郭志昆 来源：《硅谷》2013年第12期 摘要小环天线具有体积小、携带方便的优点，而工作在谐振状态的磁环天线高Q值的特点使得其具有较好的频率选择性，针对于现代短波电台抗干扰的需求，在理论分析的基础上研究了一种实用的磁环天线技术及其实现方式。利用计算机仿真得到天线辐射方向图，并通过仪器测试出磁环天线的频率响应带宽。 关键词小环天线；磁小环天线；辐射效率 中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0032-02 短波通信不论在军用还是民用通信领域均有着广泛的应用，正因为如此也使得短波频段出现越来越多的干扰源，电磁环境也变得越来越差，电台通信抗噪声、抗干扰成为人们越来越关注的问题。另一方面短波较长的波长使得传统的电天线尺寸大，携带困难，天线辐射电场容易受到周围环境影响，辐射效率很低。正因为如此，磁环天线以其体积小、低成本和较高的频率选择性，逐渐的成为小型通信产品的理想天线。 磁环天线又称为电流环天线或小环天线，是一种磁场天线，其近场能量中磁场强度要比电场强度大的多，由于磁力线的闭合结构使得磁环天线对架设环境不敏感，架设高度对天线性能影响小，因此在特定的场合可以有比鞭天线更加优越的收发 特性。 目前磁环天线在国外已经有正式产品出现，而在国内却没有实用性的产品，主要在业余无线电爱好者中以手工制作的形式使用，而且多做为接收天线。本文从工程角度对磁环天线技术进行理论分析和仿真验证，归纳出通用的磁环天线设计方法，并通过网络分析仪对研制的磁环天线的驻波和响应带宽进行测试与验证。 1 磁环天线的性能分析 磁环天线是一种磁单极子天线，具有电流环结构的窄带谐振特性。如图1（a）所示，常 见形式是由两个共面的双电流环构成，其等效电路如图1（b）所示，磁环天线工作在串联LC 谐振状态，通过调谐电容使天线工作在相应谐振频率上，其内部的耦合环由传输线馈电，通过电感耦合激励外面的大环，当处于谐振状态时，由外面的大环辐射能量。 5 结论
材料物理中的磁性材料性质研究
材料物理中的磁性材料性质研究磁性材料是一种可以产生磁场或者被磁场作用的物质，广泛应用于许多领域，如磁盘、电机、传感器等。在材料物理领域，磁性材料的研究一直是热门话题，科学家们不断探究着材料内部的微观结构和物理性质，以期发现新的材料或者优化已有材料的性能。本文将从磁性材料的基础理论、发展历程、应用领域三个方面，介绍这个重要的研究领域。 一、磁性材料的基础理论 远在几百年前，人们就已经开始研究磁性现象。最早有文献记载的是中国古代一部科学著作《公元前300多年-公元1年》的《吕氏春秋·内篇·九丐》一章中：“挥金车于山东蓨与之间，有魏富使招旦之，以纸五百枚车带之。庄子谓魏富为‘啮丝者’。夜至，阴有妖于车后，听忽忽然若有语者。使卖纸又荐之，妖又荐纸。乃张一圜匿于轮中，昼夜摇动之，令士卒仰望，妖不敢哄。” 一直到18世纪，拉瓦锡发现了磁场的方向是有规律的，并且用这个定律制作了指南针，标志着人类对磁性现象的研究进入了新纪元。时至今日，人们已经进一步理解了磁性现象，其中最基础的就是磁矩（磁单极子）。所有的磁性材料都有着磁矩，而这
些磁矩的大小、方向和排列方式，决定了材料的磁性质。磁矩可 以通过外加磁场或者热激励来改变，因而磁性材料的磁性质也会 随之变化。磁性材料的分类，又可以根据材料磁性质的来源，分 为磁导体、铁磁体、亚铁磁体和顺磁体四类。 二、磁性材料的发展历程 磁性材料的发展历程可以追溯到2000年前的中国。然而直到 19世纪末，铁磁材料的生产仍然主要依靠手工冶炼，生产效率低 而且成本高，大规模的应用并不现实。20世纪初，钢的大规模生 产以及生产工艺的进步，推动了铁磁材料的制造工艺的改进。 20世纪50年代，人们开始尝试使用铁氧体、镁氧体等物质作 为磁性材料，从而进一步提高了磁性材料的性能。60年代开始， 人们开始尝试研发纳米磁性材料，其磁性质相较于普通磁性材料，表现出更加优异的性能。80年代起，人们开始在磁性材料中引入 新的元素和化合物，并成功地实现了在相同尺寸下提升磁性材料 的磁性能。90年代开始，人们开始研究使用非晶合金或者合金玻 璃作为磁性材料的矩阵，进一步提高了磁性材料的磁性能、热稳 定性等。
库伦在研究完静电力之后又对磁力产生了兴趣
库伦在研究完静电力之后又对磁力产生了兴趣，电和磁实在是太像了，他们都存在同性相斥，异性相吸的特点，而库伦在研究了一段时间后发现静磁力也满足平方反比定律——他用两个小磁针做出了实 验证明了这一点。但我要说，他这一发现对人类产生的误导作用远远大于引导作用，因为他完全是不假思索地套用了电荷的观点认为存在磁荷，磁荷满足磁场的库伦定律，事实上，磁荷并不存在。与电荷可以分成正电荷与负电荷不同，你无法找到一个磁性物质只有南极没有北极的。尽管科学家们仍然在努力寻找磁单极子，可是目前为止，仍没有发现证据证明磁单极子的存在。库伦对我们的误导是如此之深以至于人们在描述磁场强度时用得不是磁场强度这个名词而是磁感应 强度，因为磁场强度早就被库伦用过了。 可能是人们发现了雷电过后一些金属刀具带有磁性，很多人都想找出电和磁的联系来，可惜他们失败了。于是人们一度认为电与磁两者是完全不同的东西，放弃了对这方面的研究。但在1819年，丹麦物理学家奥斯特在一个很偶然的机会下发现通有电流的导线能 让磁针偏转，这才打破了电和磁是两种截然不同的现象的观念，这个现象也被称为电流的磁效应。人们迅速地开始研究电和磁的关联，在1820年七月，奥斯特发表了他的著名实验；十月，在毕奥、萨伐尔、拉普拉斯的共同努力下，毕奥-萨伐尔-拉普拉斯公式发表，简称毕奥-萨伐尔公式；十二月，安培发表论文，阐述了电流元之间力的作用原理，后人把电流元之间的力称为安培力。
对安培这个人我们再说两句，安培在电磁学发展历史上有着重要作用。奥斯特的实验说明，当初人们之所以没有发现电流的磁效应，是因为他们想当然的以为电流产生的磁力是沿着导线的，他们把小磁针放在导线的两端，所以他们一无所获。事实上，磁感线是垂直于导线的。只有把小磁针放在导线的两侧，才能观察到小磁针的偏转现象，这件事也说明了磁场力不同于电场力。至于什么是磁场力，什么是电场力，什么是磁感线，大家马上就会知道。安培收到奥斯特实验的启发，提出了著名的安培环路电流假说。人们早就发现将铁放在磁石旁边，过一会儿后铁也会带上磁性，这种现象被称为“磁化”，人们一直无法解释这个现象。安培指出，在铁中，存在着无数的小电流，由于这些电流方向各不相同，所以产生的磁性也就不同，由于这些电流是随机分布，所以最后从宏观上看，物体就不带磁性，但是当我们把铁放在磁铁旁边时，由于同性相斥，异性相吸，这些小电流将会重新排列，最后它们的磁性将会指向同一个方向，这样，从宏观上看，物体就会带磁性，这就是磁化的原因。 当时人们对物质的微观结构尚不了解，安培能提出这样的假说实属不易，他在直觉上将磁化的大致原因猜对了，不过细节方面还是有差错，不过就当时的条件来说，猜得这么准已经很不容易了，所以我们应该对安培抱有崇高的敬意，至于磁化的深层次机理，我们留到量子力学里再讲。 顺便再讲一个关于安培的小故事。安培有一次坐一辆马车去参加一个科学会议，在途中他突然来了灵感，在马车厢里推导起了公
磁单极子的研究进展及对磁学理论的影响
磁单极子的研究进展及对磁学理论的影响 摘要：自从磁单极子的概念被狄拉克提出来，就一直被物理学家高度的关注着，虽然大家都在努力的寻找但是一直没有找到它们存在的确切证据，最近，一些凝聚态物理学家声称在动量空间及自旋冰材料中找到了磁单极子存在的确切证据，并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象，给磁单极子的研究带来了新的曙光。在文章里面主要介绍了一下磁单极子至提出以来的研究进程，简要说明了一下最新的进展。然后又对磁单极子的特点及其研究意义做了简单的概述。 关键词：磁单极子；自旋冰；麦克斯韦方程组 Abstract: Since the concept of magnetic monopoles was picked up by Dila Curtis, it has been highly concerned by the physicist. We had been tried to find out the conclusive evidence of their existence, but we had not found them, most recently, a number of condensed matter physics claimed that they had found the conclusive evidence of magnetic monopoles ' existence in the momentum space and spin ice materials. They also explained someof the
磁陀螺运动与现代物理学漫谈5——现代磁学研究中的物理模型及定理
磁陀螺运动与现代物理学漫谈（5）——现代磁学研究中的物理模型及定理 司今（jiewaimuyu@https://www.360docs.net/doc/6b18982796.html,） 在物理学发展史中，磁与电学曾是二门各种独立的物理学科，且磁学发展要比电学早，但对磁现象作深入的定量研究却落后于电学。 自17世纪，库伦用扭秤确立了静电库伦定理后，他已隐约感到，磁也应存在这种规律，于是他仿照静电学对电荷的测量方法，得出磁体磁极间的相互作用也符合平方反比规律，如果将磁体的二个磁极分别规定为磁荷，如N极为正磁荷，S为负磁荷，就会得出库伦磁荷定理——由此开启了静磁学研究的科学之门。 后来，奥斯特实验将电与磁联系在一起，再通过法拉第、安培、毕奥萨伐尔、洛伦兹、麦克斯韦等的接力，最终建立起了现代的电磁学理论体系。 就磁陀螺运动研究而言，应属于经典静磁学范畴，用静磁学的一些理论去描述、诠解磁陀螺在磁场中的运动会更切合实际。 在经典的磁场理论中，一个最基本的公式就是库伦磁极公式F=k m q m1q m2/r2，但磁极与电场理论中电荷的概念不一样，电场中独立的正负电荷可以单独存在，而单独的正负磁极实际上是不存在的，磁极从来都是成对出现的。正负磁极一般称为磁北极和磁南极，为了避免这种理论上的困难，经典磁场理论认为一个非常细长磁铁中的一个磁极则可以被近似地被看作是一个单独的磁极；根据这一个假设，从而可以得出一个单独磁极在磁场中所受的力与磁极本身的强度成正比、与磁极所在地点的磁场强度成正比关系。 经典磁场理论中，绝大多数公式都是正确的，并一直沿用至今，但在整个理论中体系中最根本的问题是它采用了一个实际上并不存在的所谓单独的“磁极”假设，这正是经典磁学理论中所谓“库伦磁方法”的一个致命弱点。 1、磁极 人类认识磁性、磁场属性等都是从磁极开始的，所谓磁极就是如图-1所示，如果将一块条形磁铁投入到碎铁屑中，再取出时可以发现，靠近磁铁二极的地方吸引铁屑特别多，即磁性特别强，这块磁性特别强的区域就称为磁极，中部没有磁性的区域叫做磁中性区；磁极之间遵循“同极相斥、异极向吸”原则。
固体物理学中的拓扑磁体与拓扑磁材料
固体物理学中的拓扑磁体与拓扑磁材料 拓扑学是物理学中的一个热门领域，它研究的是物质的拓扑性质和拓扑相变。近年来，拓扑磁体和拓扑磁材料在固体物理学领域引起了广泛的关注和研究。它们具有独特的拓扑特性，对于理解磁性现象和开发新型磁性材料具有重要意义。 一、拓扑磁体的基本概念和特性 拓扑磁体是指在拓扑相空间中存在特殊的拓扑性质的磁体。与传统的磁体不同，拓扑磁体的性质不仅由其晶体结构决定，还受到物质中的自旋自由度和结构之间相互作用的影响。拓扑磁体的拓扑性质使得它们在外场作用下产生特殊的自旋输运现象，如霍尔效应、反常霍尔效应等。拓扑磁体可以分为二维和三维两种类型，每一种都有着自己独特的拓扑结构和性质。 二、拓扑磁材料的分类和特点 拓扑磁材料是指具有特殊拓扑性质的磁性材料。它们可以被广泛地应用于信息存储、自旋电子学和量子计算等领域。根据拓扑磁材料的拓扑结构和性质的不同，可将其分为多种类型，如拓扑绝缘体、拓扑磁绝缘体等。与传统的磁性材料相比，拓扑磁材料具有以下几个显著的特点： 1. 稳定的边缘态：拓扑磁材料在边缘或表面上存在稳定的边缘态，这些边缘态可以有效传输和控制自旋信息。
2. 远程自旋耦合：由于拓扑性质的存在，拓扑磁材料可以实现远程 自旋之间的耦合，有效地减小自旋间的耦合弛豫。 3. 应变和变形可调性：拓扑磁材料的拓扑性质可以通过外界应变和 变形进行调控，实现局部性质的调节和控制。 4. 自旋电子学器件：拓扑磁材料可以用于制造自旋电子学器件，如 磁自旋穿透层、自旋电流晶体管等，这些器件在信息存储和处理中具 有重要应用。 三、拓扑磁体与拓扑磁材料的研究进展 近年来，对于拓扑磁体和拓扑磁材料的研究取得了许多重要的进展。研究人员通过材料的合成和表征技术，成功制备了各种拓扑磁材料， 并对其性质进行了深入的研究。 例如，拓扑绝缘体是当前拓扑磁材料领域的研究热点之一。科学家 们通过材料的设计和合成，成功制备了一系列拓扑绝缘体，并揭示了 其特殊的拓扑性质和量子霍尔效应。同时，在拓扑绝缘体的研究中还 发现了一种新的电磁粒子——磁单极子，这种粒子在拓扑绝缘体中具 有特殊的载流行为和磁性激发。 此外，研究人员还利用材料的拓扑性质，设计并制备了一系列新型 的拓扑磁材料，如拓扑磁绝缘体、拓扑磁半金属等。这些材料在自旋 输运、自旋电流调控等方面展现出了许多有趣的现象和应用。 四、展望与总结