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图解时间简史
1.9.5 5 大爆炸的又一谜团 磁单极疑难

5 大爆炸的又一谜团
磁单极疑难

大统一理论解答了为何现在宇宙中物质与反物质极端不平衡的疑问,却带来了另一个疑难,那就是科学家们并不需要却又挥之不去的副产品——磁单极。

不存在的粒子

1932年,著名的英国物理学家狄拉克,从理论上预言磁单极是可以独立存在的。他认为:“既然电有基本电荷——电子存在,磁也应该有基本磁荷——磁单极子存在。”

1975年,美国科学家在高空气球上探测宇宙射线时,意外地发现了一条单轨迹。经分析,认为这条轨迹是磁单极子留下的痕迹。然而这并不能说明真正找到了磁单极子。

1982年2月14日,美国斯坦福大学的物理学家布拉斯·卡布雷拉宣布,他利用超导线圈发现了一个磁单极子,不过后来再没有找到新的磁单极子。但是仅有这一事例还不能证实磁单极子的存在。

疑问所在

前面已经说到,大统一理论附带产生出一种多余的粒子——磁单极。科学家们无法通过对这种理论的修补来将磁单极消除掉,必须找到某种途径,使磁单极在早期宇宙中刚一形成即被消除,才能与现在的宇宙状态相符合。现在还没有观测证据表明,磁单极存在于今天的宇宙之中。

如果宇宙中到处都有磁单极存在的话,那么磁单极对于今日宇宙的密度作出的贡献,就会比恒星和星系中所有普通物质的贡献大10亿倍,这并不符合事实。因为无论是什么物质,具有如此大的质量,都将使宇宙的膨胀速度迅速减慢。宇宙的膨胀速度也就会比今天我们所测得的膨胀速度慢上10亿倍。那么一来,不论是星系、恒星,还是人类,就都不可能存在了。

讨厌的磁单极