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室温拍摄磁单极子图像首获成功

据美国物理学家组织网报道,一个国际研究小组首次在室温条件下,

直接拍到了难以捉摸的磁单极子跟“狄拉克弦〞附在一起的图像,为磁

单极子的存在提供了空间证据。该研究结果发表在10月17日的?自然—

物理学?杂志上。

磁单极子是英国—瑞士物理学家狄拉克上世纪30年代早期提出的理论设

想,一直未能被直接观察到。最初发现磁单极子的证据,是2009年10月

由日德法英科学家共同进行的一项试验。实验发现在亚开氏度条件下,磁

单极子会以一种准粒子的形式存在,并伴随狄拉克弦一同出现。

研究人员在室温下,在一块仅有200纳米的人造磁体纳米材料——二维

卡格姆自旋冰中,使用同步加速X射线光电效应显微镜,首次直接观察到

了磁单极子的出现。研究由都柏林大学物理学院理论物理教授汉斯-本杰

明·布劳恩和保罗·谢勒研究院劳拉·海德曼共同领导,爱尔兰科学基

金会和瑞士国家科学基金会共同资助,使用了保罗·谢勒研究院瑞士光

源〔SLS〕的高强X射线。

磁单极子这个“假设〞粒子,是只有一个磁极的磁体。布劳恩说,正像狄

拉克预测的那样,磁单极子是与其“附着弦〞即“狄拉克弦〞相伴出现。

狄拉克弦为磁单极子提供磁波,这跟花园里的水龙胶管给喷水器供水非

常相似。

布劳恩解释说,在生成磁场的每个时刻,都会触发一个与相邻磁岛相反

的磁化“雪崩〞连锁反响,就像一连串倒下的多米诺骨牌。这种磁化反向

过程在晶核形成中,沿着一维的狄拉克弦“雪崩〞般地将磁单极子—反

磁单极子对分开。

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迄今为止,信息处理过程中用到的只有电荷,而磁荷在能耗和速度上将

提供巨大的优势。当前的计算机硬盘存储磁性数据,下一代将可能使用微

小的孤磁体。因此,随着进一步掌握磁单极子的属性,科学家将能开发出

更高密度的数据存储硬盘,并具有更快的转录速度。

这种人造研究系统,让科学家能在室温条件下控制磁单极子,为数据存

储应用开辟了道路。这项发现还有助于科学家理解磁单极子在早期宇宙中

是如何互相反响的.

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