磁单极与电荷量子化.pdfVIP

弟22善第4期 宁夏大学学报(自然科学版) 2【】01年12月 Vd22No4 J叫m由0f sckr啪Edi【ion) D神200I Ni“野1日u山v雌i‘y(№Iurd 文章螭号：0253—2328(200j)04—0珀0一∞ 磁单极与电荷量子化 苏 琨 (宁夏大学袖理与电气信息工程系，宁夏银J】l750021) 摘要：应用对偶原理引入了磁单极和．点电荷的奇异势，井导出了磁单杠存在时的能量守恒定肆心式厦驮杠克量 于化条件，从而说明电荷、磁荷的量于化是互定的． 美t词：磴单极；对偶原理；量子化 分类号：(中圈)0442 文献标识码：A 物理定律是对自然现象的总结与慨括，因此，由自 r：=0一G：．=O (5) 然现象的对称性而追求物理公式形式的对称性是必然 对(5)式作变换 的．换言之，自然界的对称性要求物理定律对称，这种 F9一+驴，C4+一r{一6， 对称不仅是数学形式上的，而且还应是物理内涵上的， 其形式将保持不变．则(6)式即为一种对偶变换具 由此导致了对偶原理在物理学中的出现及应用． 有这种变换性质的场称为对偶场，但在有源处(n≠ 0，』，≠D)对(4)式不能作(6)式的变换，即无(5)式的 1磁单极的引入 对称性．这种对偶破缺的根源在于方程中源的不对 在真空中，四维形式的M8x—ll方程组为 称性，它引起了许多物理学家的关注．直到1931年 咒=卢。Z， ，一，- =O， (1) 狄拉克在量子力学中研究电子的渡函数时，由电荷 式中Z=(吼，』，)其中B为电荷密度，J。为三维波函数的奇异性引出了磁单极及电荷的量子化条 电流密度矢量…． 件，从而预言了磁单极存在的可能性在此不讨论其 电磁场张量 理论根源，我们仅从数学形式上为了使方程组(4)保 0 一E，，c E，，c 持对称而引入磁单极．令“及』。=“v。分别为磁 F．，c O 一曰， 荷密度和磁流密度，则引入磁单极后有 r= E2，c 一马 B1 咒=p。J：，G乞=m￡，【7) E3，c 口2 O (P=一 』言m％ L=(户，，J。／c)． (8) 由此引人对偶张量 现在对方程组(7)作变换(6)的同时，对源作变换 ∥={E。F，， (3) ‘ J=一J：：．， L一一，， 式中￡o为一四阶全反对称张量，其分量与l，2，3，4则此时方程组(7)的形式将保持不变7． 的排列有关，即 从场方程的对偶对称性可以看出．对任意一个电 r+l， l，2，3，4为偶排列； 磁体系，若其电磁场为已知，则与其相对应的对偶体系 eo：{一l，l，2，3，4为奇排列；