磁單極子噪音首次被“聽”到

最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

科技日報北京7月4日電 (記者劉霞)據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3日報道，英國牛津大學(xué)物理學(xué)教授塞穆斯·戴維斯率領(lǐng)一支實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)，首次研制出一款磁場噪聲波譜儀，讓人類第一次“聽”到了一個磁單極子流產(chǎn)生的磁噪聲。

磁單極子是展現(xiàn)量子化磁荷的基本粒子。1931年，量子理論的先驅(qū)保羅·狄拉克首先從理論上用極精煉的數(shù)學(xué)物理公式預(yù)言，磁單極子是可以獨(dú)立存在的。自此，很多科學(xué)家對其進(jìn)行了深入研究。

理論認(rèn)為，某些類型的磁絕緣體的熱激發(fā)態(tài)會表現(xiàn)出磁單極子的所有特征。去年，布倫德爾和同事弗郎西斯卡·基施納博士預(yù)測，這些化合物內(nèi)部磁單極子的隨機(jī)運(yùn)動會產(chǎn)生一種特定的磁噪聲。這些磁性絕緣體中的任何晶體應(yīng)該會自發(fā)產(chǎn)生大量隨機(jī)波動的磁場。然而比較麻煩的是，這種磁場的強(qiáng)度預(yù)計僅為地球磁場的十億分之一。

戴維斯和同事創(chuàng)建了一個基于超導(dǎo)量子干涉裝置(SQUID)的極其精確靈敏的磁場噪聲波譜儀。借助它，科學(xué)家們在晶體Dy2Ti2O7中，預(yù)測的一個稠密磁單極子流特征展露無遺。因這種磁單極子的噪音出現(xiàn)在20k赫茲以下的頻率范圍內(nèi)，當(dāng)被SQUID放大時，人類實(shí)際上可以“聽”到它。

戴維斯表示：“磁單極子是一種重要但極難捉摸的基本粒子，我們首次開發(fā)出了探測和研究磁單極子的新方法，能開展磁單極子物理學(xué)新的研究。”

該研究發(fā)表于最近出版的《自然》雜志。