磁鐵是很多80后90后童年的玩具，當(dāng)一塊磁鐵摔成兩塊后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它變成了兩塊磁鐵，而不是形成兩個(gè)具有單磁極的磁鐵，當(dāng)然，如果真摔成具有單磁極的兩塊磁鐵，你一定要好好保存，然后拿著它去換諾貝爾獎(jiǎng)。
單磁極磁鐵的磁場(chǎng)由磁單極粒子產(chǎn)生，理論上如果找到磁單極粒子，那么必然存在單磁極磁鐵，但現(xiàn)實(shí)往往不隨人愿。
1931年英國(guó)科學(xué)家狄拉克通過數(shù)學(xué)公式預(yù)言了磁單極粒子的存在，他認(rèn)為和帶基本電荷的電子類似，宇宙中必然存在帶基本磁荷的粒子。隨著理論物理學(xué)的發(fā)展，在大統(tǒng)一理論、超弦理論、暗物質(zhì)理論等方面都預(yù)言到磁單極粒子的存在，科學(xué)界也開始了尋找磁單極粒子之路。
首先科學(xué)界認(rèn)為磁單極粒子在自然界肯定存在，但是對(duì)古老鐵礦床的探測(cè)卻并沒有任何發(fā)現(xiàn)，于是把目光集中到天外隕石，卻依然沒有找到磁單極粒子。是隕石樣本在墜落過程中失真嗎？那就上天取石頭，人類登月成功并從月球帶回巖石樣本，通過探測(cè)依然沒有找到預(yù)言中的磁單極粒子。
自然條件下找不到磁單極粒子，那就在實(shí)驗(yàn)室找吧，我們知道一塊磁鐵截成兩段后，在截?cái)辔恢脮?huì)重新產(chǎn)生南北極磁場(chǎng)，從而閉合磁感線形成兩個(gè)磁場(chǎng)，如果繼續(xù)截?cái)嗑陀兴膲K磁鐵了，如果我們一直截下去，截成一個(gè)原子呢？然后怎么截？高能加速器是個(gè)好辦法，科學(xué)家利用高能加速器加速質(zhì)子，使其產(chǎn)生極高的速度去撞擊原子核迫使結(jié)合在一起的正負(fù)磁單極粒子分離，但是實(shí)驗(yàn)做了很多次，磁單極粒子卻一次也沒有觀測(cè)到。
是加速器能量低嗎？那就在宇宙級(jí)能量中探索吧，于是科學(xué)家把目光投向高能宇宙射線，1975年美國(guó)科學(xué)家用探空氣球?qū)⒏泄獾装逅腿敫呖?，確實(shí)觀測(cè)到一個(gè)明顯的痕跡，但是大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為那是重離子的痕跡，這個(gè)爭(zhēng)論一直到今天都沒有結(jié)果。
或許磁單極粒子根本就不存在，許多科學(xué)家相信這個(gè)觀點(diǎn)，就連晚年的狄拉克本人都對(duì)磁單極粒子的存在產(chǎn)生懷疑。在電場(chǎng)中，電力線起源與正電荷既可以終止與負(fù)電荷也可以延伸到無限遠(yuǎn)處，它是不閉合的。而在磁場(chǎng)中，在磁體外部磁感線從N極發(fā)出再進(jìn)入S極，在磁體內(nèi)部從S極發(fā)出后進(jìn)入N極，它是一個(gè)閉合的場(chǎng)線。所以不能僅僅依靠電場(chǎng)的性質(zhì)去推斷磁場(chǎng)，由于磁場(chǎng)的性質(zhì)，在經(jīng)典電磁理論中，已經(jīng)排除了磁單極粒子的存在。而且對(duì)于磁場(chǎng)本身的形成科學(xué)家尚無統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，經(jīng)典物理學(xué)中，磁場(chǎng)被認(rèn)為是點(diǎn)電荷定向移動(dòng)造成的，而量子理論認(rèn)為磁場(chǎng)是虛光子造成的效應(yīng)，這就導(dǎo)致磁場(chǎng)可能改變就不存在，既然磁場(chǎng)不存在，那么磁單極粒子也就無從談起了。
也有許多科學(xué)家相信磁單極粒子是存在的，只是正反磁單極粒子結(jié)合的太緊密，目前的高能加速器無法致使其分開，而宇宙射線的觀測(cè)又受到條件限制，隨著觀測(cè)儀器的進(jìn)步，必然會(huì)有發(fā)現(xiàn)。他們同樣認(rèn)為，即使磁單極粒子存在，數(shù)量也是非常少的，如果宇宙之中存在大量的磁單極粒子，那么宇宙之中也就不會(huì)形成磁場(chǎng)，由于宇宙很大磁單極粒子又很少，所以遲遲沒有發(fā)現(xiàn)。
如果有一天真的發(fā)現(xiàn)了磁單極粒子，那必將導(dǎo)致物理學(xué)革命性突破，不僅現(xiàn)有的電磁理論將要修改，對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)都將產(chǎn)生影響。
