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電磁鐵可以實現無限的磁場強度嗎?

【摘要】:
這種假設是不可行的。磁能密度與磁場強度的平方成正比。相反,強度是無限的,這意味著磁場的密度是無限的,這意味著磁能是無限的。在太陽系中還沒有發現無窮大的能量。宇宙允許的最大磁場強度上限是多少?
從理論上講,電磁鐵可以實現無限的磁場強度嗎?
這種假設是不可行的。磁能密度與磁場強度的平方成正比。相反,強度是無限的,這意味著磁場的密度是無限的,這意味著磁能是無限的。在太陽系中還沒有發現無窮大的能量。宇宙允許的最大磁場強度上限是多少?
 
根據兩位來自俄羅斯和以色列的理論物理學家的說法,這個數值是1042高斯比之前預期的要小十億倍。作為世界基本問題中的一個新發現,如果它是正確的,那么這個理論就可以推翻“超導宇宙弦”和其他假設物質。
 
所有的致密天體,如白矮星、中子星和黑洞,都伴隨著高達1017G的強磁場,而地球的磁場小于1G。理論物理學家還預測,在一個被稱為超導宇宙弦的假想物體中,有一個很強的磁場,強度可以達到1047到1048G。
 
一般認為宇宙弦是時空缺陷中一種非常薄的一維拓撲結構。它被粒子物理的大統一模型所引用,并被認為是在大爆炸之后立即產生的。然而,宇宙磁場最大強度為1042G的新觀點與宇宙弦理論相矛盾。如果這是真的,現有的超導體宇宙弦假說就會被推翻。這個新上限還將否定“迪拉克磁單極”在自然界的存在。磁單極一直被物理學家們尋找,但從未在實驗中發現過。它的存在對統一電弱強相互作用的大統一理論具有重要意義。
 
俄羅斯和以色列的兩位物理學家使用量子電動力學計算出磁場強度的新上限,其中他們使用了“Bethe-Salpeter”方程和含有電子和正電子的正電子素原子。在計算中,他們將正電子素置于強磁場中,場強的增加將增加電子與正電子之間的吸引力。當磁場足夠大時,正電子中的電子素和正電子將被按壓。而使正電子素 “塌縮”。他們用這種方法獲得的最大場強是1042G。在該值下,分離電子和正電子的能隙減小,正電子素與真空將不可區分。據兩位物理學家說,如果有超過1042G的磁場,那么由于塌陷正電子的不斷產生,這種真空會爆炸。
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