المغانط ، نراها بأشكال وأحجام مختلفة لا حصر لها ، وفي العديد من الأجهزة المختلفة. كان هذا جزءًا شائعًا من طفولتنا لدرجة أننا جميعًا نعرف الخصائص الأساسية والمشتركة للمغناطيس.
الأول هو أنها تجذب المواد التي الحديد بداخلها.
الثاني هو أن لديها قطبين (ثنائيات أقطاب) ، الشمال والجنوب.
وأخيرًا ، عندما نحاول فصل مغناطيس عن بعضه البعض لفصل كل قطب ، ما زلنا ننتهي بمغناطيسين بقطبين. القطبين لا ينفصلان!
في الأيام الخوالي ، أطلقنا على مثل هذه الأشياء اسم "السحر" ، ولكن في الفيزياء ، يوضح المغناطيس خاصية خطوط المجال المغناطيسي. خطوط المجال هذه عبارة عن حلقات مغلقة بين القطبين المتقابلين. باختصار ، لم نجد قط مغناطيسًا بقطب واحد فقط ، وبالتالي نعتقد أن المغناطيس لا يمكن أن يوجد إلا في ثنائيات القطب.
حسنًا ، نحن نعلم الآن أن هذا صحيح جزئيًا فقط. لا يمكننا أبدًا فصل ثنائيات الأقطاب ... ولكن ماذا لو أخبرتك بوجود أقطاب مغناطيسية أحادية القطب؟ يتم إجراء أبحاث مكثفة وتجارب باهظة الثمن لهذا الغرض بالذات!
والمثير للدهشة أن الحديث عن أحادي القطب مستمر منذ فترة طويلة ، منذ عهد بيير كوري. ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تتجذر الفكرة ، والآن بعد أن أصبح لدينا عملًا نظريًا كبيرًا في مكانه ، بدأت أحاديات البحث الحقيقية. دعونا نلقي نظرة على كيفية ظهور فكرة الأقطاب الأحادية ، وأين نحن الآن.
احادية القطب لديراك
كان ديراك أول شخص يستخدم الفيزياء والرياضيات الفعلية لوصف احادية القطب. بدت صورته عن الاحادية القطب بسيطة للغاية. تخيل في البداية ملفًا لولبيًا - وهو جهاز مصنوع من أسلاك ملفوفة بطول أكبر من القطر. عندما يمر تيار كهربائي عبر هذه الأسلاك ، يتولد مجال مغناطيسي. تبدو خطوط المجال المغناطيسي هذه مشابهة لتلك التي رأيناها للمغناطيسات الشريطية.
.jpg)
ملف لولبي بخطوط المجال المغناطيسي المتولدة
(Photo Credit : Dmitry Kovalchuk/Shutterstock)
ستلاحظ أن خطوط المجال بعيدة جدًا عن بعضها البعض بالقرب من مركز (خارج) المغناطيس ، مما يعني أن المجال المغناطيسي هو الأضعف هنا.
الآن ، تخيل ديراك أن الملف اللولبي الخاص به طويل بشكل غير محدود ، بحيث تكون خطوط المجال المغناطيسي بعيدة جدًا ، مما يجعل المجال المغناطيسي غير موجود عمليًا. يؤدي هذا إلى فصل القطبين تقريبًا ، لكن خطوط الحقل التي تعمل داخل الملف اللولبي لا تزال موجودة ، وبالتالي تربط القطبين.
لمعالجة ذلك ، تخيل ديراك أن الملف اللولبي رقيق جدًا لدرجة أنه كان من المستحيل عمليًا رؤيته ، ورقيق جدًا بحيث لا توجد خطوط مجال تربط القطبين. هذه هي الطريقة التي تصور بها صورة أحادية القطب ، وهذه الصورة هي ما يسمى بسلسلة ديراك.
.jpeg)
سلسلة ديراك
قد يبدو هذا سخيفًا للتفكير فيه ، لكن ديراك كان مؤمنًا قويًا بأحادية القطب لدرجة أن فكرة وجود أحاديات القطب غير موجودة كانت سخيفة بالنسبة له.
ومع ذلك ، فإن نظريته بها عيب كبير. كانت طاقة احادية القطب لانهائية.
عندما قام ديراك بتمديد الملف اللولبي الوهمي بطوله وخففه إلى لا شيء ، من الناحية النظرية ، سيتركز كل المجال المغناطيسي للمغناطيس الكبير اللامتناهي عند قطبيه. هذه هي الطريقة التي امتلكت بها أحاديات أقطابه التخيلية كمية لا متناهية من الطاقة.
لحسن الحظ ، كان هذا مجرد نموذج مقترح لأحادية القطب. من الواضح أنه لا توجد طريقة لتصنيع مثل هذا المغناطيس ولا يمكن أن توجد جسيمات ذات طاقة غير محدودة. ومع ذلك ، كانت فكرة أحادية القطب مثيرة للاهتمام لدرجة أن آخرين حاولوا أيضًا إثبات وجودهم من الناحية النظرية.
المصدر: