자기 홀극
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자기 홀극(磁氣홀極, magnetic monopole)은 홀극의 꼴의 자기장을 만드는 가상의 물질 또는 입자이다.[1][2][3][4][5][6][7] 쉽게 말해서 항상 N극과 S극을 가지고 있는 자석과 달리 N극 혹은 S극만을 가지고 있는 자석이라 생각할 수 있다. 좀 더 전문적인 용어로는 전하가 존재하듯 자기 홀극은 일종의 자하(영어: magnetic charge)를 지닌다. 고전적 개념으로 설명하면, 자기장은 전기장과 같이 한 점에서 끝나지 않고 항상 닫힌 고리를 만드는데, 그때 한 점에서 끝나는 자기장을 형성하는 존재가 바로 자기 홀극이다. 아직 아무도 자기 홀극을 실험적으로 발견하지 못했지만, 대부분의 대통일 이론은 자기 홀극의 존재를 예측한다. 만약 자기 홀극이 존재하면, 전하의 양자화를 설명할 수 있다.
자기 홀극의 존재가 가설화된 것은 오래전 일이다. 이를 찾기 위한 실험이 다층적이고 활발히 이루어져 왔다. 맥스웰 방정식의 대칭성을 위해서는 자기 홀극이 필요하다. 1931년 폴 디랙[8]은 자기 홀극이 존재한다는 가정 하에 전하의 정수배가 정당화될 수 있음을 보였다. 또한 디랙 끈이라는 개념을 이용하여 디랙 끈이 관측되지 않기 위해서는 디랙의 양자화 조건이 필요함을 보였다. 1970년대 양자전기역학을 넘어서 약력과 강력의 이론적 통합을 정당화하는 과정에서, 헤라르뒤스 엇호프트와 알렉산드르 마르코비치 폴랴코프가 게이지 대칭의 관점에서 자기 홀극을 제기했다.[9][10] 또한, 자기 홀극은 초기 우주의 우주론에서도 매우 중요한 역할을 한다.