磁单极子
磁单极子及磁洛伦兹力的探讨课件
当磁单极子在磁场中做圆周运动 时，其产生的磁场与普通磁铁产
生的磁场相同。
04
磁单极子与磁洛伦兹力的实 验验证
实验设计思路
建立磁场模型
选择合适的实验材料
为了验证磁单极子和磁洛伦兹力的存在， 需要建立一个合适的磁场模型，以便进行 实验操作和数据分析。
根据磁场模型的要求，选择具有磁性的材 料作为实验对象，如铁、钴、镍等。
03
磁单极子与磁洛伦兹力的关 系
磁单极子产生的磁场
磁单极子具有正负极性，能够产生磁场。
磁单极子的磁场分布与普通磁铁的磁场分布不同，其磁场线呈闭合曲线，没有N极 和S极的分离。
磁单极子的磁场强度与普通磁铁的磁场强度相同，均由磁单极子的磁荷量决定。
磁单极子在磁场中的受力分析
磁单极子在磁场中受到洛伦兹力 的作用，该力的大小与磁单极子 的磁荷量、磁场强度以及磁场的
磁单极子及磁洛伦兹力的探讨课件
目录 Contents
• 磁单极子简介 • 磁洛伦兹力概述 • 磁单极子与磁洛伦兹力的关系 • 磁单极子与磁洛伦兹力的实验验证 • 未来研究方向与展望
01
磁单极子简介
磁单极子的定义
01
磁单极子是指只具有N极或S极单 一磁极的磁性物质。
02
与常规的磁铁不同，磁单极子具 有长程的磁场，其磁力线呈闭合 曲线，因此不存在磁场消失的问 题。
确导向和控制。
新材料与新技术的应用
1 2
新材料的发现与应用
随着新材料技术的不断发展，有望发现具有优异 磁性能的新型材料，为磁单极子和磁洛伦兹力的 研究提供新的实验平台。
数值模拟技术的应用
利用高性能计算机进行数值模拟，可以更深入地 理解磁单极子和磁洛伦兹力的行为和机制。
磁单极子的历程及对磁学理论的影响
超弦理论认为 自然界中的各种不 同粒子都是弦的不 同振动模式，比传 统的量子场论更具 预言能力。
从事超弦理论研究的物理学家普遍感到，他 们正处在一个与20 年代建立量子理论前夕非常 类似的年代，建立一个完整的M 理论和统一理论 将从根本上改变人们的时间和空间的观念，是最 有希望取得大统一成功的理论。
1. 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
磁单极子问题与物质磁性的来源、电磁现象的对称性、 同性电荷的稳定性、电荷的量子化等有关。如果磁单极子 确实存在，电荷的量子化就能得到合理解释，现有的电动 力学和量子电动力学就需要进行必要的修改。
磁单极子问题与宇宙极早 期演化理论及微观粒子结构理 论等有关，磁单极子的引出对 轻子结构、轻子和强子的统一 组成、轻子和夸克对称等难题 都能给以较好的解释，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。
谢谢！！！
1982年2月14日，美国斯坦福大学的物理学布拉斯•卡布雷拉宣布 他利用高灵敏度和高磁屏蔽的超导量子干涉仪式磁强计进行磁单 极子的探测但是未能再观测到磁单极子。
寻找磁单极子的过程中也有的科学家提交了乐 观的实验报告
2004年12月，一组来自中国、日本、瑞士的科学家，报告 了发现磁单极子存在的间接证据。他们在铁磁晶体中观察到两 个反常霍尔效应，为只有假设存在磁单极子才能解释，这种现 象是磁单极子存在的“指纹”。
在2009年《科学》杂志中，法国物理学家在对一种名为 自旋冰的奇特晶体物质进行研究时发现了一种真实凝聚态物质 中存在的类似磁单极子的准粒子。它证明了磁单极存在使得 一般看来，磁的来源总是同 麦克斯韦方程具有更 电相关的，即由电的运动产生磁 加对称的形式，而且 场，而且产生生物质磁性的磁矩 磁荷和电荷一样遵守 也是同自旋和电荷相联系的。这 守恒定律 样磁矩的两个磁极(便是不能分开 和分离存在的。这同物质的电性 是很不相同的。因为电性中既有 D 电矩的存在，也有分开的正电荷 和负电荷的存在。这样就造成了 B m 磁和电的不对称，使描述电磁现 象的麦克斯韦电磁方程组也显得 E B J m t 不对称，例如电通密度的散度为 D 电荷密度，而磁通密度的散度却 H Jm t 为零，因为只有磁矩，没有分离 的磁极。
论磁单极子
Ｂ ＝ｕ Ｉ ２ ｒ Ｏ／ｎ
至此 ，证 实对直 导线周 围 的磁感应 强度 公式 。
三 、 磁体 和 磁 单 极 于 是 统 一 性 的 前 面 提 到 磁 单 极 子 就 是 构 成 磁 场 的 粒 子 。 在 已 有 的 磁 体 及 磁 现 象 中 ，磁 体 总 是 表 现 为 两 极 性 。磁 体 两 极 性 和 磁 单 极 子 是 否 矛 盾 昵 ？ 答 案 是 不 矛 盾 的 。磁 体 两 极 性 和 磁 单 极 子 是 统 一 的 ， 也 就 是 说 ，磁 体 两 极 性 可 以 用磁单极子来解释 。 （ ）通 电 螺 线 圈 的 磁现 象 一
磁极相互 吸引”。
单 极 子 （ 场 矢 量 ）发 生 坡 磁 耦 合 ， 产 生 坡 磁 磁 电场 ，坡 磁 电场 作 用 于 电 子 ， 电 子 把 力 传 递 给 晶 格 ，从 而 使 小 磁 针 发 生 偏 转 。 （ ）对 直 导 线 周 围 的 磁 感 应 强 度 的 分 二 析
二 、分析奥斯特实验 在 奥 斯 特 实 验 中 ， 当 导 线 中 有 电 流 通 过
时 ， 小 磁 针 发 生 偏 转 ， 改 变 导 线 中 电 流 的 方
电 流 从 螺 线 圈ａ 的ａ 和 螺 线 圈 ｃ 的 ｃ ｂ Ｎ ｄ 端 流 入 。根 据 右 手 螺 旋 定 则 ， 螺 线 圈 ａ 的ｂ 为 ｂ 端 Ｓ ，螺 线 圈 ｃ 的 Ｃ 为Ｎ 。 螺 线 圈ａ 和 螺 线 极 ｄ 端 极 ｂ
在 图 （ ） 中 ， 把 通 电线 圈ｃ 换 成 条 形 磁 １ ｄ 铁 ，就可 以分 析通 电螺线 圈与条 形磁 铁之 间
的 磁 现 象 ，如 图 （ ） ２
ａ
碱财 Ｎ ■■■［二二 二］ｓ
初探磁单极子相关理论
02
磁单极子的理论预测
大统一理论和磁单极子
磁单极子在大统一理论中扮演着重要 的角色，该理论认为磁单极子是宇宙 中唯一能够携带净磁荷的粒子。
磁单极子的研究有助于深入理解大统 一理论的基本原理和宇宙的起源。
大统一理论预测了磁单极子的存在， 并认为它们在宇宙早期的相变过程中 产生。
量子引力理论与磁单极子
义。
弦论预测了磁单极子的存在，并 认为它们是宇宙中基本的几何结
构。
弦论中的磁单极子研究有助于揭 示宇宙的更深层次结构和理解弦
论的基本原理。
03
磁单极子的实验探测
直接探测方法
磁场测量
通过高精度的磁场测量设备，直 接探测磁单极子产生的磁场。
粒子计数
在特定实验环境下，通过计数磁 单极子通过探测器时的粒子数量 ，确定磁单极子的存在。
在宇宙射线的研究中，磁单极子也被用来描述射线粒子的 传播和扩散过程，以及它们与星际介质和星体的相互作用 。
磁单极子在凝聚态物理中的应用
凝聚态物理中，磁单极子理论被用来描述和研究磁性材料和自旋电子学中的一些 现象。由于磁单极子的存在可以导致特殊的磁学性质和电子行为，因此对磁单极 子的理解和控制对于发展新型磁存储器和自旋电子器件具有重要意义。
在粒子物理实验中，磁单极子的存在可以通过一些特殊的现 象来间接证明，例如在宇宙射线中观测到的奇异轨迹和异常 的能量分布。
磁单极子在天体物理中的应用
天体物理中，磁单极子理论被用来解释宇宙中的磁场起源 和演化。磁单极子的存在被认为是宇宙磁场的一种理想模 型，有助于理解恒星、星系和星系团等天体的磁场结构和 演化。
磁单极子的历史背景
磁单极子的概念最早由苏格兰物 理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 提出，他通过数学模型预测了磁
磁单极子文档
磁单极子1. 引言磁单极子是指只有北极或南极的磁荷。
与电荷有正负之分不同，磁荷只存在单个的北或南极。
磁单极子自19世纪初被理论物理学家提出以来，一直是研究的焦点之一。
本文将介绍磁单极子的概念、性质以及应用。
2. 磁单极子的概念磁单极子的概念最早由英国物理学家伯恩特（P.W. Dirac）在1931年提出。
他认为，如果存在独立的磁单极子，那么磁感线的起点和终点将不再相同，从而违背了传统的磁感线闭合回路的原理。
磁单极子的存在将会对电磁学理论和应用产生革命性的影响。
然而，尽管一些科学家曾经希望发现磁单极子，但至今为止还没有被观察到确凿的实验证据。
物理学理论中并未明确证明磁单极子的存在。
但尽管实验证据暂时缺失，研究者们仍持续致力于磁单极子的研究。
3. 磁单极子的性质3.1 基本性质磁单极子是一种类似于磁针的物体，它们具有自身的磁矩。
磁单极子可以感应产生磁场，与磁场之间可以相互作用。
然而，与电荷不同，磁单极子的磁荷总和恒为零。
3.2 磁单极子的磁场分布虽然尚未观测到独立的磁单极子，但研究表明，如果存在磁单极子，其磁场分布将呈现球对称性。
不同于电荷形成的电场分布，磁单极子的磁场呈现出一种不同寻常的特征。
3.3 磁单极子的量子化与电荷量的量子化规律不同，磁单极子的磁荷量是连续的，没有量子化的特性。
这意味着，如果存在磁单极子，磁荷可取任意实数值，而不受量子化的限制。
4. 磁单极子的应用虽然磁单极子尚未被观察到，但科学家们仍然探索其潜在的应用领域。
4.1 量子计算磁单极子可以作为量子比特的载体，用于量子计算。
与传统的基于电荷的量子比特不同，基于磁单极子的量子比特可以克服一些电荷比特上的限制，从而可能实现更强大的量子计算能力。
4.2 磁单极子传感器磁单极子的特殊性质使其有望应用于磁场传感器的领域。
由于磁单极子独特的磁场分布特征，磁单极子传感器可能能够实现更高灵敏度、更广泛的测量范围，在磁场测量领域具有潜在的应用前景。
电单极子和磁单极子的统一模型
电单极子和磁单极子的统一模型一、电单极子1、定义：电单极子实际上是一个带电量Q的“点荷”，它是一种具有独立存在能力的现象，它没有内部结构，不受外力的影响，它只受近场力和远场力（电场）的影响。
2、特征：由于电单极子的特定现象，它具有一些明显的特征，如正负性、极化、稳定性、易观察性、可激发性等。
3、参量：电单极子可以有数学上不同的参量，包括“位置”、“电量”、“电荷波”和“电场”等，它们共同组成电单极子的特征模型。
4、理论表达：应用导体受对管实验和Coulomb定律，可以用几何、空间和波动函数的方程来表示电单极子。
二、磁单极子1、定义：磁单极子是电荷涡流的剪切模型，它代表的是任何可以以涡流形式表示的磁力线，由于它像电单极子一样具有独立的存在能力，所以可以归纳为磁单极子。
2、特征：磁单极子具有正负性、稳定性、易观察性、可激发性等特征，它是一种具有可预测性的现象。
3、参量：磁单极子的参量包括“磁力线”、“磁通量”和“磁场”等参量，它们是磁单极子的基本表现特征。
4、理论表达：磁单极子是根据Ampere-Maxwell定律来表示的，可以用数学方程来表示磁单极子的磁流线走向、磁通量累积以及磁场可视性。
三、电单极子与磁单极子的统一模型1、统一模型：由于电单极子和磁单极子具有共同的属性特征，所以可以使用电磁单极子的统一模型来描述它们的特征。
该模型主要分为电场、磁场和介质三部分，由几何物理、惯性动力、物质特性等构成。
2、电场：电场是电单极子特有的现象，它可以用电荷波的方法来描述，可在每个位置被精确度量，数学表达式可由Coulomb-Lagrange方程或者电动力定律表示。
3、磁场：磁场是由于磁单极子的涡流而引起的现象，它可以以磁力线的方式描述，数学表达式可由Ampere-Maxwell定律表示。
4、介质：介质是电单极子和磁单极子的共同特征，它可以表示介质的密度、粘度以及导电性等性能，数学表达式可由半空间质点方程描述。
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(1)如果确实探测到磁单极子,那么带相反极性的北单极子和南单极子就恰好与带正负电荷的质子和电子相对应。
磁单极子
关于磁单极子的存在性下面一首词做了很好的描述，词名叫《少年游》：
磁石南北，如莲并蒂，难分难舍。
切磨化齑粉，两极还纠葛。
理论磁单极子设，百年寻、未曾观测。
纵掘地三尺，外星勘丘壑。
理论上早已被证明其存在的合理性，但在现实生活中，无论是实验室还是自然环境乃至外太空中科学家尝试了各种方法去发现磁单极子存在的痕迹。
但很遗憾从未成功过。
在物理学上，寻找新粒子通常有两条途径：一条途径是通过“守株待兔”的办法观测从宇宙空间中飞到地球的粒子。
对于“守株待兔”的办法来说，困难在于磁单极子即使存在，其磁场也是极其微弱的，而我们的地球具有一个相当强的地磁场。
磁单极子的磁场比起地磁场来，无异于滔天巨浪里的一滴小水珠，需要对磁场变化极其敏感的仪器才能探测到它。
但科学家的才智是无止境的，
这张图就是他的实验装置。
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磁单极子是理论物理学弦理论中指一些仅带有北极或南极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。
在经典电磁理论中，磁是由电流和变化的电场产生的，磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。
1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，预言磁单极子的存在。
磁单极子的引出对同性电荷的稳定性，电荷的量子化，轻子结构，轻子和强子的统一组成，轻子和夸克的对称等难题等，都能给以较好的解释。
一旦找到了磁单极子，电磁场理论将要做重大修改，对其它相关学科也将产生极大影响。
自20世纪30年代以来至今，寻找磁单极子一直是物理学家和天文学家们的热门话题。
磁单极子理论上的存在一条磁铁总是同时拥有南极和北极，即便你将它摔成两半，新形成的两块磁铁又会立刻分别出现南极和北极。
这种现象一直持续到亚原子水平。
看上去，南极和北极似乎永远不分家。
是这样吗？磁单极子真的不存在吗？很多物理学家对这一点相当怀疑。
1931年，英国物理学家狄拉克（1902～1984年）认为，如果承认磁单极子，则磁荷的静磁场也同电场一样，这样电磁现象的完全对称性就可以得到保证。
于是他理所当然地宣称：‚如果大自然不应用这种可能性，简直令人惊诧。
‛他根据电动力学和量子力学的合理推演，得出这样的方程：eg=h/2π，其中h=6.63×10-34J 〃s 是普朗克常数，e=1.60×10-19C 是基元电荷，而g 则是预言的基元磁荷，即磁单极子。
狄拉克前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来，不仅使麦克斯韦方程具有完全对称的形式，而且根据磁单极子的存在，电荷的量子化现象也可以得到解释。
后来，在1980年代，物理学家在试图将弱电相互作用和强相互作用统一在一起，以便最终能完成所谓‚大统一理论‛时，某些理论也预言了磁单极子的存在。
艰难的寻找历程既然理论研究已确认磁单极子是存在的，那么实验物理学家就应该积极创造条件，在实验中找到它。
根据理论分析，可能的磁单极子源包括宇宙大爆炸、银河系、太阳、地球、陨星、宇宙射线和加速器等等。
根据磁单极子的性质与物质的相互作用，就可能探测到它们是否存在。
常用的探测方法有：感应法、电离法、声学法和电磁法。
科学家首先把寻找的重点放在古老的地球的铁矿石和来自地球之外的铁陨石上，因为他们觉得这些物体中，会隐藏着磁单极子这种‚小精灵‛。
然而结果却令他们大失所望：无论是在‚土生土长‛的地球物质中，还是那些属于‚不速之客‛的地球之外的天体物质中，均未发现磁单极子！高能加速器是科学家实现寻找磁单极子美好理想的另一种重要手段。
科学家利用高能加速器加速核子(例如质子)，以之冲击原子核，希望这样能够使理论中的紧密结合的正负磁单极子分离，以求找到磁单极子。
美国的科学家利用同步回旋加速器，多次用高能质子与轻原子核碰撞，但是也没有发现有磁单极子产生的迹象。
这样的实验已经做了很多次，得到的都是否定的结果。
最后，科学家们一方面试图研制出功能更加强大的加速器，一方面把目光投向能量更大的天然的宇宙射线，试图从宇宙射线中找到磁单极子的踪影。
从宇宙射线中寻找磁单极子的理论根据有两方面：—种是宇宙射线本身可能含有磁单极子，另一种是宇宙射线粒子与高空大气原子、离子、分子等碰撞会产生磁单极子。
他们曾经把希望寄托在一套高效能的装臵上，因为这种装臵可以捕捉并记录到非常微小、速度非常快的电磁现象。
他们期待着利用这套装臵能把宇宙线中的磁单极子吸附上，遗憾的是这套装臵也未能使他们如愿以偿。
狄拉克（1902～1984年）世界上最大的粒子加速器宇宙射线1973年，科学家对‚阿波罗‛11号、12号和14号飞船运回的月岩进行了检测，而且使用了极灵敏的仪器，但没有测出任何磁单极子。
曙光一现难定论在对磁单极子进行寻找的过程中，人们‚收获‛到的总是一次又一次地失望。
不过，在一次又一次沉重、浓郁的失败的晦暗中间，也曾不时地闪现过一两次美妙的希望曙光。
有一些物理学家认为，磁单极子对周围物质有很强的吸引力，所以它们在感光底板上会留下又粗又黑的痕迹。
根据这一特点，1975年，美国的一个科研小组，用气球将感光底板送到空气极其稀薄的高空，经过几昼夜宇宙射线的照射，发现感光底板上真的有又粗又黑的痕迹，他们欣喜若狂，于是迫不及待地在随后召开的一次国际会议上声称，他们找到了磁单极子。
但是，对于那是否真的是磁单极子留下的痕迹，会上争论很大，大多数科学家认为那些痕迹很明显是重离子留下的，但试验者还是坚持认为那是磁单极子留下的‚杰作‛。
双方为此展开了激烈的争论，谁也说服不了谁。
所以，到目前为止，这些痕迹到底是谁留下的，还是桩难以了断的‚悬案‛。
1982年，35岁的美国物理学家凯布雷拉宣布，在他的实验仪器中发现了一个磁单极子。
他制作了一套‚超导量子干涉仪‛：把一个超导（电阻为零）铌线圈放入一个超导铝箔圆筒中，此圆筒能屏蔽掉外界磁场对其内部铌线圈的影响。
当磁单极子进人圆筒，穿过线圈时，线圈中由于磁单极子造成的磁通量变化，就会产生感生电流。
他利用这套不但能记录信号，而且还能够换算确定磁荷值的‚超导量子干涉仪‛，守株待兔般的等待了约200天，捕捉到了一个感生电流信号，实验数据表明跟狄拉克的磁单极子理论完全符合。
这使他的实验结果受到更多的重视 。
然而怀疑该实验的理由也还不少，主要是按卡布里拉的结果，宇宙中的磁单极子数密度与重子数密度之比竟然达到了亿分之一，这个比值太大，由此可以推演出这个银河系不会存在磁场！实际上，根据银河系磁场的存在，可以断定磁单极子不可能太多，它的数密度与重子数密度之比不会超过亿亿分之一。
凯布雷拉测得的也许是这种极为稀少的现象，可是，由于以后并没有重复观察到那次实验中观察到的现象。
在实验物理中，现象只出现过一次 ，以后又没有观察到这一现象的多次重复出现，这样的现象是不能肯定其一定存在的，所以，至今还不能确证磁单极子的存在。
一组由中国、瑞士、日本等多国的科学家组成的研究小组报告说，他们发现了磁单极子存在的间接证据，他们在一种被称为铁磁晶体的物质中观察到反常霍尔效应，并且认为只有假设存在磁单极子才能解释这种现象。
虽然这些‚发现‛最终都没有得到很确凿的认证，但还是给科学家们增添了很大的信心。
自旋冰里的发现去年1月，美国普林斯顿大学的物理学家希瓦吉〃颂提（Shivaji Sondhi ）等人在英国《自然》杂志上发表文章指出，‚自旋冰‛里可能包含磁单极子。
自旋冰是一种奇特的物质，它的组成物磁性离子的排列方式与水冰中氢离子的排列方式相近，因而得名。
自旋冰的结构是一个一个四面体顶点相接，每个顶点上有一个磁性离子。
在接近绝对零度的时候，这些磁性离子的排列遵循‚冰法则‛：在每个四面体里，必定有两个离子将北极指向内部，另外两个指向外部。
如果四面体里的某个磁性离子因为某种原因发生了转向，那么情况可能就变成，这个四面体里有三个离子指向内部，与它相邻的四面体里则只有一个离子指向内部。
这样一来，这两个失去平衡的四面体就像是磁铁的南极和北极了。
接下来，如果邻近的四面体中的离子也发生转向，那么这种不平衡性就会传递下去，这样的话，就相当于南极和北极只由一条离子构成的弦连接，弦中的离子一个指着一个。
这样就形成了类似磁单极子的东西。
‚学习如何移动磁单极子将带来技术上的进步，比如电路的磁模拟和原子尺度下的磁记录。
‛去年颂提等人提出自旋冰中包含磁单极子可能性时，美国约翰-霍普金斯大学的Oleg Tchernyshyov 曾在《自然》杂志上这样评论。
阿尔法(α)磁谱仪，可用于寻找单磁极子自旋冰的结构一旦有缺陷，就会形成一个类似磁单极子的东西真的发现磁单极子了吗？2009年9月初，许多理工科学生注意到一条新闻：‚科学家首次在实物中发现磁单极子。
‛‚学电子专业的朋友们，你们可以回家了！‛有人以此为噱头在网上发了一个帖子。
假如真的发现磁单极子，那么英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述磁场与电场的基本方程就要面临重大修改，电子专业的课本也要重写了。
‚发现磁单极子‛的两篇论文发表在9月4日出版的美国《科学》杂志上，然而，当物理学专业人士在论文摘要中看到‚凝聚态物理‛这个短语时，就立即预感到，这不是真正地发现磁单极子。
在两篇论文中，德国亥姆霍兹材料与能源中心的乔纳森〃莫里斯（Jonathan Morris ）领导的团队和法国 Laue-Langevin 研究所汤姆〃芬内尔（Tom Fennell ）领导的团队分别报告在自旋冰晶体中观察到了类似磁单极子的‚准粒子‛。
之前的一些研究中已经有迹象显示这种准粒子可能存在，此次两个团队的发现首次确凿地证实了这一点。
但他们的‚磁单极子‛与物理学中著名的由狄拉克预言的磁单极子仍有天壤之别。
芬内尔等人为了观察这种磁单极子，利用中子去测量自旋冰晶体内离子的散射模式。
结果发现，散射的变化与假设磁单极子存在的计算机模型预测的一致。
莫里斯和同事用磁场将自旋冰里的弦进行扩展，然后用中子散射来证明这些弦真的存在，进而证明弦的两端分别有北极和南极。
狄拉克曾经预言过‚狄拉克弦‛，那是一条假想的连接两个磁单极子的一维曲线。
莫里斯等人的确探测到了弦的存在，但狄拉克弦理论上是无法观测到的，所以二者仍有区别。
莫里斯等人获得的磁单极子也非真正的粒子。
‚这是一场漂亮的观测。
‛法国物理学家皮特．霍兹沃斯（Peter Holdsworth ）评价《科学》发表的最新文章。
而颂提则说，我希望看到实验中观察到单一的单极子，未来某一天某个人可能会做到的。
对于科学家来说，莫里斯和芬内尔所做出的工作，技术意义大于科学意义。
狄拉克所预言的磁单极子仍然杳无踪影。
‚对于这次的实验，我可能会反对研究人员说‘真正的磁单极子’，因为当你说真正的，那对我来说就意味着点粒子，但这个不是。
它在某个尺度上看着像单极子，但从根本上说它并不真的是单极子。
‛美国俄克拉荷马大学的物理学家金保．弥尔顿（Kimball Milton ）在《科学美国人》的报道中说。
在高能物理中，有一批粒子都只是在理论上存在，而从未被观测到的，比如任意子和轴子。
它们中最著名的可能要数希格斯玻色子。
几十年来，在大量搜寻未果的情况下，物理学家的注意力开始转向在凝聚态系统中寻找磁单极子的类似物。
除了《科学》杂志发表的两篇论文外，一组日本的物理学家在今年5月召开的国际中子散射大会上也曾报告在自旋冰中观测到了磁单极子类似物存在的证据。
科学家什么时候能找到真正的磁单极子，乃至真正的磁单极子是否存在，仍然都是问号。
磁单极子存在与否的争议从20世纪到21世纪，世界各地都在寻找磁单极子，在陆地、在海洋、在太空、在深海沉积物中、在月球的岩石上，却还是很难发现磁单极子的蛛丝马迹。
对于这种状况，完全可以用这样的诗句来形容：‚上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见‛。