任何一塊磁體,總是存在磁南極和磁北極,世界上還沒有發現隻有一個單獨的磁南極或單獨的磁北極的磁體。但是,1931年物理學家狄拉克在一篇文章中明確指出:在自然界中有磁單極存在。60多年過去了,大多數物理學家對此持懷疑態度,道理很簡單,因為一直沒有發現它存在的跡象。但是,還是有不少物理學家在尋找磁單極。
蘇聯物理學家波拉科夫和芬蘭物理學家特·胡夫特從理論上對磁單極進行研究,認為磁單極的質量超過質子質量的5000倍。而在現今的大統一理論中,認為磁單極的質量約是質子質量的10倍。
1978年,物理學家濟爾多維克和克羅波夫指出:在宇宙大爆炸的一瞬間,產生了能量極高的磁單極。因為大爆炸之後溫度很快下降,這樣磁性相反的磁單極就極容易發生湮滅,使得宇宙中的磁單極幸存寥寥無幾。
他們還指出,在大爆炸後的1%秒,宇宙中的磁單極的密度為4×10立方米空間中隻有一個。
盡管這個密度很小很小,但還是有磁單極的存在。
根據磁單極的理論,物理學家認為它應有如下性質:
首先是具有極強的電離能力,在較高速度下,磁單極的電離能力是電子的18000倍,在低速條件下,電離能力更大。
第二,它在磁場中能被加速。
第三,它能被反磁質排斥,被順磁質吸收。
第四,它可以和順磁性的原子或分子結合成束係統,結合能的大小和化學結合能相當。
第五,它的質量很大,比質子的質量還要大。
物理學家依據磁單極的性質設計了檢測它的實驗。1975年,由美國加利福尼亞大學和休斯敦大學組成的研究小組,把一個裝有聚碳酸酯固體探測器和乳膠的多層片疊在一起,用氣球放到離地球表麵40公裏的高空漂浮62小時後收回。他們在乳膠中找到一根有著強電離的蹤跡,而且在整條蹤跡上,電離沒有發生什麽變化。
這正是磁單極第一個性質所決定的。
這個研究小組認為這是磁單極留下的痕跡。但是,另有一些科學家則認為此解釋不那麽確定。因為很重的原子核或者很重的反粒子也可以留下這樣的痕跡,憑什麽說這是磁單極所為?
1982年2月14日下午,美國斯坦福大學的物理學家卡布裏臘在一個設計十分精巧的實驗中也發現了磁單極的行蹤。其他物理學家對他的實驗給予很高的評價,認為這是一個可能的磁單極事例。
但是,在科學研究史上,僅有一例尚不能作出結論,尤其是一個正確的科學結論。要證明磁單極存在,還必須有第二例,第三例,甚至更多的事例。
看來,尋找磁單極是否存在,是留給21世紀物理學家們的課題了。