Ha egy mágnesrudat kettévágunk, az nem veti le a pólusait. Csak két mágnest fog előállítani, mindegyik északi pólussal, amely vonzódik a másik mágnes déli pólusához, és fordítva.
A vonzásnak ez az alapvető tulajdonsága teszi a mágneseket számos célra hasznossá, a parti meghívótól a hűtőszekrényig tartva az orvosi képalkotásig.
De hogyan keletkeznek ezek a pólusok? Miért van egy mágnesnek északi és déli pólusa?
A mágnesek „a fizika egyik legmélyebb titka” – mondta. Greg Boebinger (Új lapon nyílik meg)A floridai Tallahassee-ban található National High Magnetic Field Laboratory igazgatója. míg Az emberek évezredek óta használnak mágneseket (Új lapon nyílik meg)A tudósok még mindig új dolgokat tanulnak működésükről.
Az alapvető válasz arra, hogy a mágneseknek miért vannak pólusai, az elektronok viselkedésében rejlik. Minden anyag, beleértve a mágneseket is, atomokból áll. mindenben kukoricaAz atommagot egy vagy több negatív töltésű elektron veszi körül. Ezen elektronok mindegyike létrehozza a saját kis mágneses terét, amelyet a tudósok „spin”-nek neveznek. Ha elegendő ilyen kis mágneses mező mutat ugyanabba az irányba, maga az anyag paramágnesessé válik.
Összefüggő: Miért szikrázik a fém a mikrohullámú sütőben?
Az elektron „pörgése” valami absztrakt fogalom – mondta Boebinger a Live Science-nek. Technikailag még soha senki nem látott elektron spint – túl kicsi ahhoz, hogy mikroszkóp alatt lássuk. De a fizikusok tudják, hogy az elektronoknak van mágneses tere, mert megmérték. És az egyik módja ennek a mezőnek az, ha az elektron forog. Fordítsa meg a forgásirányt, és a mágneses tér megfordul.
amikor lehetséges, Az elektronok úgy párosulnak, hogy spinjük megszűnik (Új lapon nyílik meg), ami nullává teszi az atom nettó mágnesességét. De bizonyos elemekben, például a vasban ez nem fordulhat elő. Az elektronok száma és az atommag körüli elhelyezésük azt jelenti, hogy minden vasatomban lesz egy nem párosított elektron, amely kis mágneses teret hoz létre.
Egy nem mágneses anyagban ezek az egyedi mágneses mezők különböző véletlenszerű irányokba mutatnak. Ebben az esetben többnyire kioltják egymást, így az anyag általában nem mágneses. De megfelelő körülmények között a kis szubatomi mágneses mezők ugyanabba az irányba igazodhatnak. Ezt úgy gondolhatnánk, mint a különbséget a körbe-körbe sétáló emberek tömege és a mindenki, aki ugyanabban az irányban szerveződik és néz szembe. Ezeknek a nagyon kicsi mágneses mezőknek a kombinációja nagyobb mágneses mezőt hoz létre – így az anyag mágnessé válik.
Számos, a mindennapi életben használt mágnes, például a hűtőmágnes, állandó mágnesként ismert. Ezekben az anyagokban az anyagban lévő sok atom mágneses tere egy külső erő hatására tartósan egy vonalba került – például egy erősebb mágneses térbe helyezték őket.
Ezt az erősebb mágneses teret gyakran elektromosság generálja. Az elektromosság és a mágnesesség alapvetően összefügg egymással, mivel a mágneses mezőket elektromos töltések mozgása hozza létre. Ezért a forgó elektron mágneses mezőt tartalmaz. De a tudósok az elektromosságot is felhasználhatják nagyon erős mágnesek létrehozására Paulo Veracin (Új lapon nyílik meg), a kaliforniai Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium vezető tudósa. Ha elegendő áramot vezetünk át egy huzaltekercsen, nagyon erős mágneses mező keletkezik, amely addig tart, amíg az áram folyik. Ezeket az elektromágneseket gyakran használják a fizikai kutatásokban, mondta Veracin a Live Science-nek. Orvosi műszerekben, például mágneses rezonancia képalkotó (MRI) gépekben is használják.
A Földnek is megvan a maga mágneses tere – ez az, amitől az iránytű működik. A tudósok úgy határozták meg a mágnes északi pólusát, mint a hegyet, amely a Föld északi pólusára mutat, ha a mágnes szabadon forog. De technikailag – magyarázta Boebinger – ez azt jelenti, hogy a Föld mágneses északi pólusa valójában egy mágneses déli pólus, mivel az ellentétes pólusok vonzzák egymást.
Fizikai értelemben a mágneses erővonalak a mágnes északi pólusától kifelé áramlanak a déli pólusig, zárt hurkot képezve.
A fizikusok más elrendezéseket is találtak a mágneses pólusokhoz, Beleértve a quadot is (Új lapon nyílik meg), ahol az északi és déli mágneses pólusok csoportja egy négyzetben helyezkedik el. Az egyik cél továbbra is megfoghatatlan, mondta Veracin: Még senki sem talált mágneses monopóliumot.
Az elektronok és a protonok egypólusúak: mindegyikük egyetlen elektromos töltéssel rendelkezik, pozitív vagy negatív. De az elektronoknak (és más részecskéknek is) vannak mágneses pólusai. Mivel alapvető részecskék, nem bonthatók tovább. Ez a különbség a részecskék elektromos és mágneses viselkedése között sok fizikust felkeltett, és egyesek számára az egyetlen mágneses pólusú részecske megtalálása jelenti a Szent Grált. Felfedezése dacolná a fizika jelenlegi értelmezése szerinti törvényeit.
„Utazási specialista. Tipikus közösségi média tudós. Az állatok barátja mindenhol. Szabadúszó zombinindzsa. Twitter-barát.”
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen