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1、初探磁单极子相关理论张亮 韦何 张娜电磁学小论文竞赛2007年1月指导老师：张子平 教授系别：化学物理系大纲探讨磁单极子存在可能性 修正axwell方程组 探讨磁单极子的性质 综述电磁学小论文竞赛1864年，Maxwell提出著名的Maxwell 方程组（1）。真空无源条件下，（1）有严格的电磁对偶不变性 。但真空有源条件下，不满足电磁对偶不变性。因 此，Dirac提出磁单极子理论以解决该问题。电磁学小论文竞赛一，探讨磁单极子存在可能性。假设无场时，一个电子运动的波函数为：令则：计算得：令：电磁学小论文竞赛重新定义：得：从另一个角度看，设一个电子无场时动量为Pj引入磁矢势场Aj在该场中有其中：
2、电磁学小论文竞赛对比：有相同的形式。其实,只要满足两种变化就相同。电磁学小论文竞赛讨论位相总变化由于位相因子的不确定性，作推广：电磁学小论文竞赛假设有些一波函数，它们含有一条节线，且该节线只有一个端点（场的奇点 ）。取包围这个奇点的闭曲面，得：即，磁通量不为0。曲面中有某个磁单极子。联立（）和（），得磁荷表达式：电磁学小论文竞赛二，探讨磁单极子性质。1，定义磁单极强度单位g：单位为2，修正的Maxwell方程组：1，定义磁单极强度单位g：单位为2，修正的Maxwell方程组：1，定义磁单极强度单位磁荷g：单位为电磁学小论文竞赛3，研究其电磁对偶性。设有变化矩阵（5）联立（4）和（5）：并考虑到
3、detG=1经计算得对偶变化关系：电磁学小论文竞赛4,从电磁对偶性出发，探讨磁单极子的性质。方法：从已知电性基本粒子e的基本性质出发，由对偶变换关系，得磁性基 本粒子g的基本性质。a.导出Hm.电磁学小论文竞赛b.运动电荷产生的磁场：运动磁荷产生的电场：由右手螺旋定则判定。由左手螺旋定则判定电磁学小论文竞赛c.磁安培力与磁洛仑兹力。磁流在外电场 E中受到的磁安培力: 以v运动的磁荷会受到磁洛伦兹力fm： 电磁学小论文竞赛5，磁单极子的磁动力学。真空中，只有一个磁单极子时，引入电矢势Ae 及磁标势则有：其中引入的规范为：6，推导磁荷量子化条件.计算得磁荷运动的拉格朗日量 为：电磁学小论文竞赛三，
4、综述。由以上的推导我们看到磁单极子是能与薛定锷方程相容存在的，它具有与电荷相 对称的性质元电荷磁单极子场强运动粒子产 生的场在场中受力电磁学小论文竞赛引入磁单极子后，新Maxwell方程组有更完美的对称性。电磁学小论文竞赛引入磁单极子后，推导得：可以看到它们的完美统一。谢谢大家的参与，其中的不足请各位老师和同学们予 以指导。电荷量子化条件 ：磁荷量子化条件 ：参考资料P.M.A.Dirac,Proc.Roc,A133(1933 ),60 电动力学，高等教育出版社 电磁学，张玉民等，科学出版社 量子力学导论，曾谨言等，北京大学出版社理论力学金尚年等 电磁学专题研究，陈秉坤等 Maxwell电磁理论的电磁对偶性，陈驰一等 磁单极子研究的科学意义，李国栋
