量子电动力学的对偶对称性与磁荷

经典麦克斯韦方程中隐藏的电与磁之间的对偶对称性暗示了对偶电荷的存在，其通常被视为磁荷，且在实验中尚未被观测到。在量子电动力学（QED）中，电场与磁场已被统一为一个规范场，这使得该对称性不显著。本文通过引入对偶规范场与对偶对称拉格朗日量，重新检验了QED的对偶对称性。在规范场论框架下，我们表明电磁对偶对称性不能给出任何新的守恒律。通过检验电荷-电荷相互作用与量子洛伦兹力方程，我们发现所引入的对偶电荷是电荷而非磁荷。更重要的是，我们表明真实的磁荷与QED的规范场论不相容，因为磁荷与电荷之间的相互作用无法通过规范光子的交换来介导。