» » Магнитный монополь

Магнитный монополь

Магнитный монополь – гипотетическая частица, аналог элементарного электрического заряда для магнитного поля.
Магниты имеют два полюса. Этим свойством магнитное взаимодействие корне отличается от электрической. Электрическое поле создается положительными и отрицательными зарядами – частицами с одним единственным полюсом. Аналогом постоянного магнита для электрического поля диполь, который всегда можно разбить на два заряда разного знака. То есть электрическое и магнитное поле, которые являются равнозначными составляющими электромагнитной волны, коренным различаются по своим источникам.
Отсутствие такой симметрии вызвала гипотезу о возможном существовании частицы с магнитным зарядом.
До сих пор экспериментального свидетельства о существовании магнитного монополя получить не удалось за исключением одного случая, когда экспериментальная установка сработала 14 февраля 1982. Этот случай получил название монополь святого Валентина.
На ранних этапах развития физики, основанная на экспериментальных исследованиях, распространилась мысль о принципиальном отличии электрических и магнитных свойств физических тел. Эта мысль четко была сформулирована (W. Gilbert, 1600). Установка Шарлем Кулоном тождества законов притяжения и отталкивания для электрических и магнитных зарядов (полюсов магнитов) – опять подняло вопрос о сходстве электрических и магнитных сил, однако в конце 18 века было показано, что в лабораторных условиях невозможно разделить дипольное магнитное тело на отдельные магнитные заряды. Поэтому понятие о магнитно заряжену субстанцию было надолго изгнано из физики после трудов Ампера в 1820, где было доказано, что контур с электрическим током создает такое же магнитное поле, как и магнитный диполь.
Восстановление концепции магнитных зарядов приходится на начало 30-х годов 20-го века, т.е. в период пересмотра основ физики в связи с созданием квантовой механики. Поль Дирак опубликовал несколько статей посвященных проблеме т.н. магнитного монополя (поэтому в дальнейшем эту гипотетическую частицу стали называть монополя Дирака).
Поль Дирак создал квантовую теорию взаимодействия электрического заряда e с магнитным зарядом g, которая справедлива при выполнении условия: Магнитный монополь, Где n – целое число. Таким образом, магнитный заряд частицы должен быть кратен элементарному магнитному заряду Магнитный монополь, Где e – элементарный электрический заряд.
Достаточно примечательно обратное, что существование магнитного заряда не противоречит стандартной квантовой механике только в том случае, когда электрические заряды всех частиц квантуются. Таким образом, существование магнитного монополя пояснувало бы кратность электрических зарядов частиц величине e, что наблюдается на практике.
Условие квантования Дирака обобщается на взаимодействие двух частиц, каждая из которых имеет как электрический так и магнитный заряды (такие частицы называются диона)

Магнитный монополь.

(В использованной Дираком системе единиц e и g имеют одинаковую размерность, причем заряд е фиксированный соотношением Магнитный монополь ) В нерелятивистском приближении сила, действующая на дион 1 с координатами r и скоростью v со стороны диона 2, закрепленного в начале координат, равна

Магнитный монополь.

Следует отметить, что комбинации зарядов, входящих в эту формулу является инвариантным относительно дуального преобразования.
В системе СИ размерности электрических и магнитных зарядов разная. Более того, в ней магнитный заряд определяется через отношение двух фундаментальных констант:

Магнитный монополь Дж / А,

где h – постоянная Планка и e – электрический заряд электрона.
По аналогии с законом Кулона для электрических зарядов, можно ввести закон взаимодействия между одноименными магнитными зарядами Магнитный монополь. Сила отталкивания (притяжения) между двумя магнитными зарядами может быть представлена в форме:

Магнитный монополь – Магнитная проницаемость вакуума, а Магнитный монополь расстояние между двумя зарядами. Постоянная тонкой структуры для магнитных зарядов имеет вид:

Магнитный монополь,

где h – постоянная Планка, c – скорость света в вакууме, а ? – постоянная тонкой структуры для электрических зарядов.

Просмотров: 3454 | 16-02-2011

Похожие статьи:


Парамагнетики

Парамагнетики (рус. парамагнетики, англ. Paramagnets, paramagnetic materials, нем. Paramagnetika n pl) – вещества с небольшой положительной магнитной ...

Магнитный момент

Постоянный магнит – простейший пример магнитного диполя. Магнитный момент – векторная величина, характеризующая взаимодействие тела с магнитным ...

Классическая электродинамика

Классическая электродинамика (рус. электродинамики, англ. Electrodynamics, нем. Elektrodynamik f) – раздел физики, который занимается изучением ...

Электрическое поле

Электрическое поле – это составная часть электромагнитного поля, которая описывает взаимодействие между неподвижными зарядами. Количественными ...

Магнитное поле

На рисунке изображен проводник, вокруг которого существует магнитное поле Магнитные силовые линии, образованные железной стружкой на бумаге, к ...

Электромагнитное поле

Электромагнитное поле – это поле, описывающее электромагнитное взаимодействие между физическими телами. Раздел физики, изучающий электромагнитное ...
О сайте
Сайт с интересными статьями.
  • бесплатная dle 10.3
  • Авторизация