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电磁铁可以实现无限的磁场强度吗?

【摘要】:
这种假设是不可行的。磁能密度与磁场强度的平方成正比。相反,强度是无限的,这意味着磁场的密度是无限的,这意味着磁能是无限的。在太阳系中还没有发现无穷大的能量。宇宙允许的最大磁场强度上限是多少?
从理论上讲,电磁铁可以实现无限的磁场强度吗?
这种假设是不可行的。磁能密度与磁场强度的平方成正比。相反,强度是无限的,这意味着磁场的密度是无限的,这意味着磁能是无限的。在太阳系中还没有发现无穷大的能量。宇宙允许的最大磁场强度上限是多少?
 
根据两位来自俄罗斯和以色列的理论物理学家的说法,这个数值是1042高斯比之前预期的要小十亿倍。作为世界基本问题中的一个新发现,如果它是正确的,那么这个理论就可以推翻“超导宇宙弦”和其他假设物质。
 
所有的致密天体,如白矮星、中子星和黑洞,都伴随着高达1017G的强磁场,而地球的磁场小于1G。理论物理学家还预测,在一个被称为超导宇宙弦的假想物体中,有一个很强的磁场,强度可以达到1047到1048G。
 
一般认为宇宙弦是时空缺陷中一种非常薄的一维拓扑结构。它被粒子物理的大统一模型所引用,并被认为是在大爆炸之后立即产生的。然而,宇宙磁场最大强度为1042G的新观点与宇宙弦理论相矛盾。如果这是真的,现有的超导体宇宙弦假说就会被推翻。这个新上限还将否定“迪拉克磁单极”在自然界的存在。磁单极一直被物理学家们寻找,但从未在实验中发现过。它的存在对统一电弱强相互作用的大统一理论具有重要意义。
 
俄罗斯和以色列的两位物理学家使用量子电动力学计算出磁场强度的新上限,其中他们使用了“Bethe-Salpeter”方程和含有电子和正电子的正电子素原子。在计算中,他们将正电子素置于强磁场中,场强的增加将增加电子与正电子之间的吸引力。当磁场足够大时,正电子中的电子素和正电子将被按压。而使正电子素 “塌缩”。他们用这种方法获得的最大场强是1042G。在该值下,分离电子和正电子的能隙减小,正电子素与真空将不可区分。据两位物理学家说,如果有超过1042G的磁场,那么由于塌陷正电子的不断产生,这种真空会爆炸。