科学家首次在室温下拍到磁单极子图像

根据美国物理学家网络的一份报告，一个国际研究小组首次在室温下直接捕捉到附着在“狄拉克弦”上的难以捉摸的磁单极子的图像，为磁单极子的存在提供了空间证据。该结果发表在10月17日的《自然物理学》上。磁单极子是20世纪30年代初由英国-瑞士物理学家狄拉克提出的一个理论概念，至今尚未被直接观察到。发现磁单极子的第一个证据是日本、德国、法国和英国科学家在2009年10月联合进行的一项实验。实验发现，在亚开尔文度条件下，磁单极子将以伴有狄拉克串的准粒子形式存在。

在室温下，研究人员首次使用同步加速器X射线光电效应显微镜在二维戈薇自旋冰中直接观察到磁单极的出现，这是一种只有200纳米的人造磁性纳米材料。这项研究由都柏林大学物理学院的理论物理教授汉斯-本杰明·布劳恩和保罗·舍勒研究所的劳拉·海德曼共同领导。爱尔兰科学基金会和瑞士国家科学基金会共同资助了这项研究，并使用了来自保罗·舍勒研究所瑞士光源的高强度x光。

磁单极的“假设”粒子是只有一个磁极的磁铁。布劳恩说，正如狄拉克预测的那样，磁单极子伴随着它们的“附加弦”，即狄拉克弦。狄拉克弦为磁单极子提供了磁波，就像花园里给洒水器供水的软管一样。

布劳恩解释说，在磁场产生的每一个时刻，都会引发与相邻磁岛相反的磁化“雪崩”连锁反应，就像一系列倒下的多米诺骨牌。在成核过程中，这种磁化反转过程“雪崩”将磁单极-反磁单极对沿着一维狄拉克弦分开。

到目前为止，在信息处理过程中只使用了电荷，而磁荷在能量消耗和速度上有很大优势。当前的计算机硬盘存储磁性数据，下一代可能会使用微小的孤立磁铁。因此，随着对磁单极子特性的进一步了解，科学家将能够开发出具有更快转录速度的更高密度数据存储硬盘。

这个人工研究系统使科学家能够在室温下控制磁单极子，为数据存储应用开辟了道路。这一发现也有助于科学家理解早期宇宙中磁单极子是如何相互反应的。