مهندسی کده

دو قطبی مغناطیسی

مقاله اصلی: دو قطبی مغناطیسی

منبع بسیار متداول میدان مغناطیسی که در طبیعت یافت می شود دو قطبی است ، دارای "قطب جنوب" و "قطب شمال" است ، اصطلاحاتی که به استفاده از آهن ربا به عنوان قطب نما برمی گردد ، در تعامل با میدان مغناطیسی زمین برای نشان دادن شمال و جنوب در جهان. از آنجا که انتهای مخالف آهن ربا جذب می شود ، قطب شمال آهنربا به قطب جنوب آهنربا دیگر جذب می شود. قطب مغناطیسی شمالی زمین (در حال حاضر در اقیانوس منجمد شمالی ، شمال کانادا) از نظر فیزیکی قطب جنوب است ، زیرا قطب شمال قطب نما را به خود جلب می کند. یک میدان مغناطیسی حاوی انرژی است و سیستم های فیزیکی به سمت تنظیمات با انرژی کمتر حرکت می کنند. هنگامی که ماده دیامغناطیسی در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد ، دو قطبی مغناطیسی تمایل دارد که خود را در مقابل قطب مخالف با آن میدان تراز کند و در نتیجه قدرت میدان خالص را کاهش دهد. وقتی مواد فرو مغناطیسی درون یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند ، دو قطبی مغناطیسی با میدان اعمال شده همسو می شوند ، بنابراین دیواره های دامنه حوزه های مغناطیسی را گسترش می دهند.

تک قطبی مغناطیسی

مقاله اصلی: تک قطبی مغناطیسی

از آنجا که آهنربا میله ای آهن ربایی خود را از الکترونهایی که به طور مساوی در سراسر میله توزیع می شوند ، بدست می آورد ، هنگامی که یک آهنربا میله ای به دو نیم می شود ، هر یک از قطعات حاصل یک آهنربای میله ای کوچکتر است. حتی اگر گفته می شود که یک آهنربا دارای قطب شمال و قطب جنوب است ، این دو قطب را نمی توان از یکدیگر جدا کرد. تک قطبی - اگر چنین چیزی وجود داشته باشد - نوعی جسم مغناطیسی جدید و اساساً متفاوت خواهد بود. این به عنوان یک قطب شمال منزوی عمل می کند ، به یک قطب جنوب متصل نیست ، یا بالعکس. تک قطبی ها "بار مغناطیسی" مشابه بار الکتریکی دارند. با وجود جستجوی سیستماتیک از سال 1931 ، از سال 2010 ، آنها هرگز مشاهده نشده اند و به خوبی وجود ندارند.

با این وجود ، برخی از مدل های فیزیک نظری وجود این تک قطبی مغناطیسی را پیش بینی می کنند. پل دیراک در سال 1931 مشاهده کرد که ، چون الکتریسیته و مغناطیس تقارن خاصی نشان می دهند ، همانطور که تئوری کوانتوم پیش بینی می کند که بارهای منفرد مثبت یا منفی الکتریکی بدون بار مخالف قابل مشاهده است ، قطب های مغناطیسی جدا شده از جنوب یا شمال باید قابل مشاهده باشند. با استفاده از تئوری کوانتوم ، دیراک نشان داد که اگر تک قطبی مغناطیسی وجود داشته باشد ، می توان میزان بار الکتریکی را توضیح داد - به این دلیل که چرا ذرات بنیادی مشاهده شده بارهایی را حمل می کنند که چندین برابر بار الکترون هستند.

برخی از نظریه های بزرگ و یکپارچه وجود تک قطبی را پیش بینی می کنند که ، بر خلاف ذرات بنیادی ، سالیتون (بسته های انرژی موضعی) هستند. نتایج اولیه استفاده از این مدل ها برای تخمین تعداد تک قطبی ایجاد شده در بیگ بنگ با مشاهدات کیهان شناسی در تناقض بود - تک قطبی ها آنقدر فراوان و عظیم بودند که مدت هاست جلوی گسترش جهان را می گیرند. با این حال ، ایده تورم (که این مشکل به عنوان انگیزه ای جزئی از آن استفاده می شود) در حل این مشکل موفق بود ، مدل هایی را ایجاد کرد که در آنها تک قطبی وجود داشت اما به اندازه کافی نادر بود تا با مشاهدات فعلی سازگار باشد