Магнетизм частиц

Предыдущая глава ( Материальные частицы )	Содержание книги	Следующая глава ( Масса и импульс )

---

Частица во внешнем однородном магнитном поле стремится ориентироваться так, чтобы минимизировать суммарное поле (потенциальную энергию взаимодействия) по максимальному объему пространства. Вихрь ориентируется моментами сил, возникающими в его внешнем объеме (снаружи вихревой нити-кольца). Но легкие лептоны (электроны), в отличие от тяжелых адронов, обладают свойством направления и замыкания своего магнитного потока по произвольному контуру, заданному внешними полями.

Парамагнетизм и ферромагнетизм вызван усиливающей реакцией электронов на внешнее магнитное поле. Диамагнетизм – ослабляющая реакция протонов и нейтронов, составляющих ядра атомов. Магнитная проницаемость веществ складывается из диамагнитной и парамагнитной составляющих.

Эффект Барнетта – намагничивание вращающихся ферромагнетиков в результате гироскопического эффекта для электронов. Обратный эффект – эффект Эйнштейна–де Хааза.

Магнитооптический эффект Фарадея – поворот плоскости поляризации в магнитном поле, происходящий вследствие увлечения луча эфирными вихрями частиц вещества. Оси вихрей направлены преимущественно вдоль силовых линий приложенного магнитного поля, вокруг которого и происходит поворот плоскости поляризации. Направление поворота зависит от направлений вихрей, и поэтому различно для парамагнетиков и диамагнетиков. Величина эффекта, помимо магнитной проницаемости, пропорциональна плотности вещества.

Оценить среднюю величину магнитной индукции внутри частицы, позволяет определение плотности ("Масса и инерция", 2). Если считать частицу сферой радиусом \(R\), заполненной однородным магнитным полем величиной индукции \(B\), то получается: \[B=\sqrt{\frac{3m}{4\pi\varepsilon_0R^3}}\tag{1}\] Подстановка массы протона и \(R\) = 0,85·10^–15 м, дает величину \(B\) = 2,7·10¹⁴ Тл, что в 10¹⁴ раз больше индукции сильного постоянного магнита.

Величина магнитной индукции в объеме основной массы частицы очень высока, поэтому слабое внешнее приложенное магнитное поле пренебрежимо мало влияет на величину массы частицы. Только очень малое расстояние между тяжелыми частицами изменяет их массу, например, внутри атомного ядра.

Две одинаковые частицы всегда взаимно притягиваются своими магнитными полюсами одним из путей, максимально ослабляющим энергию результирующего поля:

Притяжение полюсов	Квантовый спин	Название связи	Примеры
разноименные	одинаковый	орто-	Ортоводород
одноименные	разный	пара-	Пары элементарных частиц, химические связи электронов или куперовские пары.

Квантовый спин (англ. spin — вращение) частиц буквально соответствует направлению вращения одинаковых вихрей относительно друг друга.

Магнитный момент для произвольной окружности радиусом \(r\) \[IS=\frac{ev}{2\pi r}\pi r^2=\frac{evr}{2}\tag{2}\]

На окружности укладывается \(n\)-ное количество длин круговых волн \[\lambda=\frac{2\pi r}{n}\tag{3}\]

Также, согласно ("Масса и импульс", 8), длина волны частицы или эфирного луча равна \[\lambda=\frac{h}{p}=\frac{h}{mv}\tag{4}\]

Подстановка равенства (3) и (4) в (2) дает выражение, независимое от радиуса и скорости \[\mu=n\frac{eh}{4\pi m}\tag{5}\] где \(m\) — масса всей частицы.

Величина (5) при \(n=1\) называется магнетоном, а при \(n\neq 1\) называется аномальным магнитным моментом.

Круговые волны, в общем случае, пространственные, поэтому на окружность могут проецироваться сокращенные волны, что проявляется в уменьшении коэффициента \(n\).

Частица	Магнетон	\(n\)	Комментарий
электрон	магнетон Бора	\(1,001\)	Один период в простой частице.
нейтрон	ядерный	\(1,913\)	Среднее между протоном и электроном.
протон		\(2,793\)	Три периода – три кварка.

---

Предыдущая глава ( Материальные частицы )	Содержание книги	Следующая глава ( Масса и импульс )