磁单极子是理论物理学弦理论中指一些仅带有北极或南极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。
在经典电磁理论中，磁是由电流和变化的电场产生的，磁南极和磁北极总是同时存在的，不存在磁单极子。
1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，预言磁单极子的存在。
磁单极子的引出对同性电荷的稳定性，电荷的量子化，轻子结构，轻子和强子的统一组成，轻子和夸克的对称等难题等，都能给以较好的解释。
一旦找到了磁单极子，电磁场理论将要做重大修改，对其它相关学科也将产生极大影响。
自20世纪30年代以来至今，寻找磁单极子一直是物理学家和天文学家们的热门话题。
磁单极子理论上的存在一条磁铁总是同时拥有南极和北极，即便你将它摔成两半，新形成的两块磁铁又会立刻分别出现南极和北极。
这种现象一直持续到亚原子水平。
看上去，南极和北极似乎永远不分家。
是这样吗？磁单极子真的不存在吗？很多物理学家对这一点相当怀疑。
1931年，英国物理学家狄拉克（1902～1984年）认为，如果承认磁单极子，则磁荷的静磁场也同电场一样，这样电磁现象的完全对称性就可以得到保证。
于是他理所当然地宣称：‚如果大自然不应用这种可能性，简直令人惊诧。
‛他根据电动力学和量子力学的合理推演，得出这样的方程：eg=h/2π，其中h=6.63×10-34J 〃s 是普朗克常数，e=1.60×10-19C 是基元电荷，而g 则是预言的基元磁荷，即磁单极子。
狄拉克前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来，不仅使麦克斯韦方程具有完全对称的形式，而且根据磁单极子的存在，电荷的量子化现象也可以得到解释。
后来，在1980年代，物理学家在试图将弱电相互作用和强相互作用统一在一起，以便最终能完成所谓‚大统一理论‛时，某些理论也预言了磁单极子的存在。
艰难的寻找历程既然理论研究已确认磁单极子是存在的，那么实验物理学家就应该积极创造条件，在实验中找到它。
根据理论分析，可能的磁单极子源包括宇宙大爆炸、银河系、太阳、地球、陨星、宇宙射线和加速器等等。
根据磁单极子的性质与物质的相互作用，就可能探测到它们是否存在。
常用的探测方法有：感应法、电离法、声学法和电磁法。
科学家首先把寻找的重点放在古老的地球的铁矿石和来自地球之外的铁陨石上，因为他们觉得这些物体中，会隐藏着磁单极子这种‚小精灵‛。
然而结果却令他们大失所望：无论是在‚土生土长‛的地球物质中，还是那些属于‚不速之客‛的地球之外的天体物质中，均未发现磁单极子！高能加速器是科学家实现寻找磁单极子美好理想的另一种重要手段。
科学家利用高能加速器加速核子(例如质子)，以之冲击原子核，希望这样能够使理论中的紧密结合的正负磁单极子分离，以求找到磁单极子。
美国的科学家利用同步回旋加速器，多次用高能质子与轻原子核碰撞，但是也没有发现有磁单极子产生的迹象。
这样的实验已经做了很多次，得到的都是否定的结果。
最后，科学家们一方面试图研制出功能更加强大的加速器，一方面把目光投向能量更大的天然的宇宙射线，试图从宇宙射线中找到磁单极子的踪影。
从宇宙射线中寻找磁单极子的理论根据有两方面：—种是宇宙射线本身可能含有磁单极子，另一种是宇宙射线粒子与高空大气原子、离子、分子等碰撞会产生磁单极子。
他们曾经把希望寄托在一套高效能的装臵上，因为这种装臵可以捕捉并记录到非常微小、速度非常快的电磁现象。
他们期待着利用这套装臵能把宇宙线中的磁单极子吸附上，遗憾的是这套装臵也未能使他们如愿以偿。
狄拉克（1902～1984年）世界上最大的粒子加速器宇宙射线1973年，科学家对‚阿波罗‛11号、12号和14号飞船运回的月岩进行了检测，而且使用了极灵敏的仪器，但没有测出任何磁单极子。
曙光一现难定论在对磁单极子进行寻找的过程中，人们‚收获‛到的总是一次又一次地失望。
不过，在一次又一次沉重、浓郁的失败的晦暗中间，也曾不时地闪现过一两次美妙的希望曙光。
有一些物理学家认为，磁单极子对周围物质有很强的吸引力，所以它们在感光底板上会留下又粗又黑的痕迹。
根据这一特点，1975年，美国的一个科研小组，用气球将感光底板送到空气极其稀薄的高空，经过几昼夜宇宙射线的照射，发现感光底板上真的有又粗又黑的痕迹，他们欣喜若狂，于是迫不及待地在随后召开的一次国际会议上声称，他们找到了磁单极子。
但是，对于那是否真的是磁单极子留下的痕迹，会上争论很大，大多数科学家认为那些痕迹很明显是重离子留下的，但试验者还是坚持认为那是磁单极子留下的‚杰作‛。
双方为此展开了激烈的争论，谁也说服不了谁。
所以，到目前为止，这些痕迹到底是谁留下的，还是桩难以了断的‚悬案‛。
1982年，35岁的美国物理学家凯布雷拉宣布，在他的实验仪器中发现了一个磁单极子。
他制作了一套‚超导量子干涉仪‛：把一个超导（电阻为零）铌线圈放入一个超导铝箔圆筒中，此圆筒能屏蔽掉外界磁场对其内部铌线圈的影响。
当磁单极子进人圆筒，穿过线圈时，线圈中由于磁单极子造成的磁通量变化，就会产生感生电流。
他利用这套不但能记录信号，而且还能够换算确定磁荷值的‚超导量子干涉仪‛，守株待兔般的等待了约200天，捕捉到了一个感生电流信号，实验数据表明跟狄拉克的磁单极子理论完全符合。
这使他的实验结果受到更多的重视 。
然而怀疑该实验的理由也还不少，主要是按卡布里拉的结果，宇宙中的磁单极子数密度与重子数密度之比竟然达到了亿分之一，这个比值太大，由此可以推演出这个银河系不会存在磁场！实际上，根据银河系磁场的存在，可以断定磁单极子不可能太多，它的数密度与重子数密度之比不会超过亿亿分之一。
凯布雷拉测得的也许是这种极为稀少的现象，可是，由于以后并没有重复观察到那次实验中观察到的现象。
在实验物理中，现象只出现过一次 ，以后又没有观察到这一现象的多次重复出现，这样的现象是不能肯定其一定存在的，所以，至今还不能确证磁单极子的存在。
一组由中国、瑞士、日本等多国的科学家组成的研究小组报告说，他们发现了磁单极子存在的间接证据，他们在一种被称为铁磁晶体的物质中观察到反常霍尔效应，并且认为只有假设存在磁单极子才能解释这种现象。
虽然这些‚发现‛最终都没有得到很确凿的认证，但还是给科学家们增添了很大的信心。
自旋冰里的发现去年1月，美国普林斯顿大学的物理学家希瓦吉〃颂提（Shivaji Sondhi ）等人在英国《自然》杂志上发表文章指出，‚自旋冰‛里可能包含磁单极子。
自旋冰是一种奇特的物质，它的组成物磁性离子的排列方式与水冰中氢离子的排列方式相近，因而得名。
自旋冰的结构是一个一个四面体顶点相接，每个顶点上有一个磁性离子。
在接近绝对零度的时候，这些磁性离子的排列遵循‚冰法则‛：在每个四面体里，必定有两个离子将北极指向内部，另外两个指向外部。
如果四面体里的某个磁性离子因为某种原因发生了转向，那么情况可能就变成，这个四面体里有三个离子指向内部，与它相邻的四面体里则只有一个离子指向内部。
这样一来，这两个失去平衡的四面体就像是磁铁的南极和北极了。
接下来，如果邻近的四面体中的离子也发生转向，那么这种不平衡性就会传递下去，这样的话，就相当于南极和北极只由一条离子构成的弦连接，弦中的离子一个指着一个。
这样就形成了类似磁单极子的东西。
‚学习如何移动磁单极子将带来技术上的进步，比如电路的磁模拟和原子尺度下的磁记录。
‛去年颂提等人提出自旋冰中包含磁单极子可能性时，美国约翰-霍普金斯大学的Oleg Tchernyshyov 曾在《自然》杂志上这样评论。
阿尔法(α)磁谱仪，可用于寻找单磁极子自旋冰的结构一旦有缺陷，就会形成一个类似磁单极子的东西真的发现磁单极子了吗？2009年9月初，许多理工科学生注意到一条新闻：‚科学家首次在实物中发现磁单极子。
‛‚学电子专业的朋友们，你们可以回家了！‛有人以此为噱头在网上发了一个帖子。
假如真的发现磁单极子，那么英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述磁场与电场的基本方程就要面临重大修改，电子专业的课本也要重写了。
‚发现磁单极子‛的两篇论文发表在9月4日出版的美国《科学》杂志上，然而，当物理学专业人士在论文摘要中看到‚凝聚态物理‛这个短语时，就立即预感到，这不是真正地发现磁单极子。
在两篇论文中，德国亥姆霍兹材料与能源中心的乔纳森〃莫里斯（Jonathan Morris ）领导的团队和法国 Laue-Langevin 研究所汤姆〃芬内尔（Tom Fennell ）领导的团队分别报告在自旋冰晶体中观察到了类似磁单极子的‚准粒子‛。
之前的一些研究中已经有迹象显示这种准粒子可能存在，此次两个团队的发现首次确凿地证实了这一点。
但他们的‚磁单极子‛与物理学中著名的由狄拉克预言的磁单极子仍有天壤之别。
芬内尔等人为了观察这种磁单极子，利用中子去测量自旋冰晶体内离子的散射模式。
结果发现，散射的变化与假设磁单极子存在的计算机模型预测的一致。
莫里斯和同事用磁场将自旋冰里的弦进行扩展，然后用中子散射来证明这些弦真的存在，进而证明弦的两端分别有北极和南极。
狄拉克曾经预言过‚狄拉克弦‛，那是一条假想的连接两个磁单极子的一维曲线。
莫里斯等人的确探测到了弦的存在，但狄拉克弦理论上是无法观测到的，所以二者仍有区别。
莫里斯等人获得的磁单极子也非真正的粒子。
‚这是一场漂亮的观测。
‛法国物理学家皮特．霍兹沃斯（Peter Holdsworth ）评价《科学》发表的最新文章。
而颂提则说，我希望看到实验中观察到单一的单极子，未来某一天某个人可能会做到的。
对于科学家来说，莫里斯和芬内尔所做出的工作，技术意义大于科学意义。
狄拉克所预言的磁单极子仍然杳无踪影。
‚对于这次的实验，我可能会反对研究人员说‘真正的磁单极子’，因为当你说真正的，那对我来说就意味着点粒子，但这个不是。
它在某个尺度上看着像单极子，但从根本上说它并不真的是单极子。
‛美国俄克拉荷马大学的物理学家金保．弥尔顿（Kimball Milton ）在《科学美国人》的报道中说。
在高能物理中，有一批粒子都只是在理论上存在，而从未被观测到的，比如任意子和轴子。
它们中最著名的可能要数希格斯玻色子。
几十年来，在大量搜寻未果的情况下，物理学家的注意力开始转向在凝聚态系统中寻找磁单极子的类似物。
除了《科学》杂志发表的两篇论文外，一组日本的物理学家在今年5月召开的国际中子散射大会上也曾报告在自旋冰中观测到了磁单极子类似物存在的证据。
科学家什么时候能找到真正的磁单极子，乃至真正的磁单极子是否存在，仍然都是问号。
磁单极子存在与否的争议从20世纪到21世纪，世界各地都在寻找磁单极子，在陆地、在海洋、在太空、在深海沉积物中、在月球的岩石上，却还是很难发现磁单极子的蛛丝马迹。
对于这种状况，完全可以用这样的诗句来形容：‚上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见‛。
