初探磁單極子相關(guān)理論

初探磁單極子相關(guān)理論張亮韋何張娜電磁學(xué)小論文競賽2007年1月指導(dǎo)老師：張子平教授系別：化學(xué)物理系初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!大綱探討磁單極子存在可能性修正Ｍaxwell方程組探討磁單極子的性質(zhì)綜述初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!電磁學(xué)小論文競賽1864年，Maxwell提出著名的Maxwell方程組（1）。真空無源條件下，（1）有嚴(yán)格的電磁對偶不變性。但真空有源條件下，不滿足電磁對偶不變性。因此，Dirac提出磁單極子理論以解決該問題。初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!電磁學(xué)小論文競賽重新定義：得：從另一個角度看，設(shè)一個電子無場時動量為Pj引入磁矢勢場Aj在該場中有其中：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!電磁學(xué)小論文競賽討論位相總變化由于位相因子的不確定性，作推廣：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!電磁學(xué)小論文競賽二，探討磁單極子性質(zhì)。1，定義磁單極強度單位g：單位為2，修正的Maxwell方程組：1，定義磁單極強度單位g：單位為2，修正的Maxwell方程組：1，定義磁單極強度單位磁荷g：單位為初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!電磁學(xué)小論文競賽4,從電磁對偶性出發(fā)，探討磁單極子的性質(zhì)?！锓椒ǎ簭囊阎娦曰玖Ｗ觘的基本性質(zhì)出發(fā)，由對偶變換關(guān)系，得磁性基本粒子g的基本性質(zhì)。a.導(dǎo)出Hm.初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!電磁學(xué)小論文競賽c.磁安培力與磁洛侖茲力。磁流在外電場E中受到的磁安培力:

以v運動的磁荷會受到磁洛倫茲力fm：

初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!電磁學(xué)小論文競賽三，綜述。由以上的推導(dǎo)我們看到磁單極子是能與薛定鍔方程相容存在的，它具有與電荷相對稱的性質(zhì)元電荷磁單極子場強運動粒子產(chǎn)生的場在場中受力初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!電磁學(xué)小論文競賽引入磁單極子后，推導(dǎo)得：可以看到它們的完美統(tǒng)一。謝謝大家的參與，其中的不足請各位老師和同學(xué)們予以指導(dǎo)。電荷量子化條件：磁荷量子化條件：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!電磁學(xué)小論文競賽一，探討磁單極子存在可能性。假設(shè)無場時，一個電子運動的波函數(shù)為：令則：計算得：令：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!電磁學(xué)小論文競賽對比：有相同的形式。其實,只要滿足兩種變化就相同。初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!電磁學(xué)小論文競賽假設(shè)有些一波函數(shù)，它們含有一條節(jié)線，且該節(jié)線只有一個端點（場的奇點）。取包圍這個奇點的閉曲面，得：即，磁通量不為0。曲面中有某個磁單極子。聯(lián)立（２）和（３），得磁荷表達式：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!電磁學(xué)小論文競賽3，研究其電磁對偶性。設(shè)有變化矩陣（5）聯(lián)立（4）和（5）：并考慮到detG=1經(jīng)計算得對偶變化關(guān)系：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!電磁學(xué)小論文競賽b.運動電荷產(chǎn)生的磁場：運動磁荷產(chǎn)生的電場：由右手螺旋定則判定。由左手螺旋定則判定初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!電磁學(xué)小論文競賽5，磁單極子的磁動力學(xué)。

真空中，只有一個磁單極子時，引入電矢勢Ae 及磁標(biāo)勢

則有：其中引入的規(guī)范為：6，推導(dǎo)磁荷量子化條件.計算得磁荷運動的拉格朗日量為：初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!電磁學(xué)小論文競賽引入磁單極子后，新Maxwell方程組有更完美的對稱性。初探磁單極子相關(guān)理論共18頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!參考資料P.M.A.Dirac,Proc.Roc,A133(1933),60《電動力學(xué)》，高等教育出版社《電磁學(xué)》，張玉民等，科學(xué)出版社《量子力學(xué)導(dǎo)論》，曾謹(jǐn)言等，北京大學(xué)出版社《理論力學(xué)》