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标 题: [转寄] 中科院物理研究所研究员方忠等人首次证明了磁单极的�(转载)
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标 题: 中科院物理研究所研究员方忠等人首次证明了磁单极的�
发信站: 南京大学小百合站 (Thu Oct 9 21:58:23 2003)
《科学》：物理所科学家证明磁极也有“单身汉”
《科技日报》 作者：郑千里
传统电动力学的基本结论之一，是南北磁极总会成对出现，不存在单个的磁极(磁单
极)，但中科院物理研究所研究员方忠等人首次证明了磁单极的存在。这一研究结果，发表
在10月3日美国出版的《科学》杂志上。
为了追求电磁场的对称统一，世界著名物理科学家狄拉克1931年首次预言了磁单极的
存在，然而迄今为止，各国科学家进行了种种努力，仍然缺乏有力的实验证据证明其存在
。
方忠却从另一个角度考虑这个问题：现代物理学特别是材料科学的迅速发展，导致了
晶格倒空间概念的提出；因为晶体具有严格的周期对称性，其中电子的行为必须要用量子
力学中的波函数的概念来描述。每一个可能的电子占据态相应于晶格倒空间(动量空间)中
的一个波函数。电子的波函数与其他任何波动如声波、水波等一样都具有相干性，其相干
图样与晶体材料的结构及磁性有关。当动量空间中的两个波函数具有相同的能量时(即简并
态)，此两个波函数之间的位相差将形成一个势能奇点。从而导致此点周围电磁场分布的改
变。
方忠等人详细分析了此种动量空间中的势能奇点问题(BerryPhase)，首次提出其实质
上相应于倒空间的一种磁单极存在形式。这种磁单极并非存在于实际空间，而是存在于晶
体的动量空间中。并且，这种磁单极具有很低的能量，能够在实验中很容易观测到。最直
接的方法是测量磁性晶体中的反常Hall效应。由于磁单极的存在，电子的Hall输运行为受
到很大影响，导致其反常Hall系数与晶体的磁化强度成非线性关系，而并非以前预测的线
性关系。方忠基于以上理论，并通过第一原理计算的方法，直接计算出了钙钛矿型钌氧化
物中的反常Hall系数，并与日本著名实验科学家十仓好纪领导的实验小组测量的实验结果
进行了比较，得到了一致的结果。
此结果将可能对超导机理的研究、及具有特殊电磁特性的新材料的设计等，起到直接
的理论指导作用。
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到了第四天，郭靖耳听得军中刁斗之声此起彼息，心中也是思潮起伏。猛听
得帐外如一叶落地，欧阳锋纵声长笑，踏进帐来，便往椅中坐落。只听得喀
喇喇一声响，他连人带椅跌入坑中。这陷阱深达七八丈，径窄壁陡，欧阳锋
功夫虽高，落下后急切间哪能纵得上来？二十名亲兵从帐边蜂涌抢出，四十
个大沙包迅即投入陷阱，尽数压在欧阳锋身上.郭靖暗自佩服鲁长老之计，
心道：“这个坑挖的真好”
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