如果把一塊磁鐵斷開，就會得到兩個分別具有南北磁極的小磁鐵，而不是獨立的南磁極和北磁極。在物理上，符號相反的一對電荷或磁荷被稱之為
偶極子。如果只有一個出現，就稱之為單極子。電單極很普遍，任何一個帶有電荷的基本粒子都是，比如電子或者夸克。那麼，在自然界，是否也可能存在著“磁單極子”？
○ 所有的磁鐵都同時擁有南極和北極（插圖），其中線條代表了磁場的方向。但有沒有可能自然界也存在著獨立的南北磁極？| 圖片來源：CERN
有電磁學基礎的讀者都知道，我們有電荷、電流和電場，但從來沒有磁荷和磁流，而只有磁場。通過改變磁場可以驅使電子移動，但是不可以通過改變電場來使磁荷移動，因為磁荷並不存在。換句話說，宇宙中的電和磁之間有著基本的不對稱性。這也是為什麼麥克斯韋方程組中的電場（E）和磁場（B）方程看起來如此的不同。從方程 ▽•B = 0 我們也可以看出這樣一個經驗事實：磁單極子並不存在。
如果我們假設自然界中的確存在著磁荷和磁流，只是它們還沒有被發現而已。那麼我們就會發現，除了一些基本常數的不同外，麥克斯韋方程看起來非常的對稱！因此，僅從美學的角度而言（電學和磁學之間的對稱性），大多數人都願意去相信磁單極子的存在。
○ 麥克斯韋方程組。
其實，早在1931的時候，物理學家狄拉克（Paul Dirac）在向《皇家學會學報》遞交了一篇題為“電磁場的量子化異常”（Quantised Singularities in the Electromagnetic Field）的論文中，就預言了磁單極子的存在與量子理論是一致的。狄拉克最初的目標並不是為了創立一個磁單極子的理論，它的出現似乎只是一個偶然結果，是在解釋基本電荷存在這一更基本的研究中出現的一個副產品。
今天，有許多前沿理論都包含了磁單極子的解，比如大統一理論（GUTs）、弦理論和M-理論。這是因為，如果我們能夠在自然界中發現磁單極子，就可以：
解釋電荷的量子化；
在根本上改變我們對電磁學的理解；
為大統一理論和絃理論提供更多的洞見；
對天體物理學和宇宙學有革命性的影響。因為如果在對撞機中能夠發現磁單極子，那麼它們也應該在早期的宇宙中產生。
○ 磁單極子：存在或不存在？| 圖片來源：Corinne Mucha
但問題是，它們究竟在哪裡？在歷史上，尋找磁單極子最著名的實驗發生在1982年的情人節：在卡布雷拉（Blas cabrera）的實驗室中，記錄到了一次8磁子的信號，這意味著有一個磁單極子通過了超導線圈！這個發現引起了物理學家極大的熱情。此後，卡布雷拉建造了更大型的探測器，想要尋找更多這樣的信號，卻再也沒有找到。物理學家溫伯格（Steven Weinberg）為此在1983年的情人節還專門寫了一首詩給卡布雷拉：
玫瑰是紅色的，
紫羅蘭是藍色的，
是時候找到磁單極子了，
第二個！
但是，第二個磁單極子再也沒出現過。難道卡布雷拉的實驗結果是一個極其不可能的故障？難道在宇宙中只有這麼一個唯一的磁單極子正好經過他的探測器？儘管他的實驗不能用其他原因作解釋，但即沒有被證明是錯的，又同樣沒有被確認是對的。一個單獨的事件並不足以改變磁單極子的命運——從一個理論預言的粒子到一個真實存在於自然界中的粒子！
幾十年來，科學家並沒有放棄過尋找磁單極子的夢想，但均為成功。下面是兩個關於捕捉磁單極子的最新進展：
1. 在歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）中，有一個實驗被稱為MoEDAL，它的首要目標就是用來尋找在LHC中直接產生的磁單極子。2017年12月29日，MoEDAL團隊在arXiv.org發表了他們的最新成果：儘管分析的數據是之前實驗的六倍之多，但依然沒有發現磁單極子的蹤跡。實驗結果對這些假想的粒子與普通粒子間的相互作用做出了最嚴格的限制。
2. 磁單極子也可以出現在磁場非常強、溫度非常高的地方。在這些條件下，很可能會自發的形成磁單極子對。這種極端的環境可以在一種被稱為磁星的特殊死亡恆星的周圍找到，也可以在粒子加速器中重原子核碰撞後產生。通過研究這兩種情景，來自英國帝國理工的兩位科學家Arttu Rajantie和Oliver Gould在不基於任何假設下的情況下對磁單極子的質量作出了最新的限制，其結果發表在2017年12月15日的物理評論快報。
磁單極子，存在，還是不存在？目前，我們依舊無法回答，這是一個只有依靠實驗才能解決的問題。或許是因為磁單極子太重了，以至於它們無法在加速器或天體物理過程中產生。又或許，自然在某些程度上就是不對稱的。
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