复旦大学：《电动力学》学生课堂报告_磁单极子的课堂报告

Magnetic Monopoles 谷颖宏 07300190065

Magnetic Monopoles 谷颖宏 07300190065

●1) Dirac strings狄拉克弦 Spin Ice自旋冰 o 2) Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2T1207

 1）Dirac Strings 狄拉克弦 Spin Ice 自旋冰  2） Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2Ti2O7

Dirac Strings ◇英国物理学家保罗·狄拉克早在1931年利用 数学公式预言了磁单极子存在于携带磁场 的管(所谓的狄拉克弦)的末端。当时他 认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存 在,那么理应带有基本“磁荷”的粒子存 在。 ●狄拉克弦是一条假想的连接两个磁单极子 的一维曲线

Dirac Strings  英国物理学家保罗·狄拉克早在1931年利用 数学公式预言了磁单极子存在于携带磁场 的管（所谓的狄拉克弦）的末端。当时他 认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存 在，那么理应带有基本“磁荷”的粒子存 在。  狄拉克弦是一条假想的连接两个磁单极子 的一维曲线

Dirac Strings 电荷 磁荷 For more:《电动力学》1.9磁单极的奇异势

Dirac Strings  电荷 磁荷 For more:《电动力学》1.9磁单极的奇异势

pIn Ice ● Spin ice-“自旋冰”的概念是1997年英国的 M.J. Harris于1997年提出。自旋冰的原子排 布的方式和水分子结冰时非常相似。在正 四面体结构中,由于晶体场的作用,处于 四面体顶点的Spn是指向或背离该四面体的 中心,因此改用"n""ou"来定义spin方向。 具有该Spin结构的材料称为 spIn Ice material。目前实验上 HO2T2O7,Ho2Sn2O7,Dy2TO7这三种材料 被发现具有 spIn Ice性质

Spin ice  Spin ice－“自旋冰”的概念是1997年英国的 M.J.Harris于1997年提出。自旋冰的原子排 布的方式和水分子结冰时非常相似。在正 四面体结构中，由于晶体场的作用，处于 四面体顶点的spin是指向或背离该四面体的 中心，因此改用"in" "out"来定义spin方向。 具有该spin结构的材料称为spin ice material。目前实验上 Ho2Ti2O7,Ho2Sn2O7,Dy2TiO7这三种材料 被发现具有spin ice性质

Ice rule ●低温下,自旋冰每个四面体顶点上的四个 spin,都遵循两个向内、两个向外的排列规 则

Ice rule  低温下，自旋冰每个四面体顶点上的四个 spin，都遵循两个向内、两个向外的排列规 则

Dirac Strings and magnetic Monopoles in Spin Ice dy2Ti207 ◇德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员 在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学 拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作 下,首次观测到了磁单极子的存在,以及 这些磁单极子在一种实际材料中出现的过 程。该研究成果发表在9月3日出版的《科 学》杂志上

Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2Ti2O7  德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员 在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、 拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作 下，首次观测到了磁单极子的存在，以及 这些磁单极子在一种实际材料中出现的过 程。该研究成果发表在9月3日出版的《科 学》杂志上

◆研究材料:钛酸镝单晶体Dy2TO7 自旋冰结构 ◇如果四面体里的某个磁性离子发生了转向, 那么情况可能就变成,这个四面体里有三个 离子指向内部,与它相邻的四面体里则只有 个离子指向内部。这样一来这两个失去 平衡的四面体就像是磁铁的南极和北极了

 研究材料：钛酸镝单晶体Dy2TiO7 自旋冰结构  如果四面体里的某个磁性离子发生了转向, 那么情况可能就变成,这个四面体里有三个 离子指向内部,与它相邻的四面体里则只有 一个离子指向内部。这样一来,这两个失去 平衡的四面体就像是磁铁的南极和北极了

Crucially, these monopoles are deconfined they can separate and move essentially independently. oAs the two monopoles of opposite sign separate, they leave a tensionless string of reversed spins connecting them. ---Dirac strings

“Crucially, these monopoles are deconfined , they can separate and move essentially independently.”  “As the two monopoles of opposite sign separate, they leave a tensionless string of reversed spins connecting them.”---Dirac Strings