Выпуск 12

Лаборатория Наномир

Нет ничего фантастичней реальности! Александр Кушелев

Как два магнитных кольца "раздавили" квантовую "механику"

Вы когда-нибудь пробовали соединить магниты одноимёнными полюсами?

-Конечно. Они отталкиваются, но соединить их можно.

-А Вы пробовали соединить одноимёнными полюсами сильные магниты? Ну, те, что поднимают в 1000 раз больше собственного веса?

Если их просто сдвигать руками, то они вырываются и пытаются перевернуться. Сдвинуть их не так просто. Но, если их надеть на цилиндр, например, на карандаш, то это упрощает проблему.

Итак, соединяем два сильных магнита, но между ними вставляем ещё одно кольцо из немагнитного материала:

Вероятно, Вы впервые видите такую конструкцию из двух кольцевых магнитов.

Её удивительным свойством является то, что отталкиваясь от магнитного полюса, такая конструкция почти не пытается повернуться разноимённым полюсом и притянуться. Это связано с тем, что таких полюсов два и они расположены с противоположных сторон. Система находится в неустойчивом положении равновесия, если её поворачивать вокруг диаметра, но если её поворачивать вокруг оси симметрии, равновесие вообще не нарушается!

Это видно из следующего эксперимента:

Некоторые физики-профессионалы, глядя на эту фотографию, даже высказали сомнение в том, что это возможно. Они подумали, что связанные одноимёнными полюсами кольцевые магниты вообще не могу ни притягиваться, ни отталкиваться от другого магнита, т.е. их магнитные поля по идее должны взаимно скомпенсироваться. А отклонение, которое видно на фотографии, связано с неточным расположением магнитов, неравномерной намагниченностью и другими дефектами эксперимента.

Однако, дополнительные эксперименты показали, что это не так: http://www.nanoworld.org.ru/data/20041130/20060117/index.htm

Особенно это хорошо видно на видео: http://www.nanoworld.org.ru/data/20041130/20060117/4.mpg (12 Мегабайт)

Но многим достаточно взлянуть на пару фоток, чтобы это понять:

Здесь бидиполь (так называется конструкция из двух магнитных колец, соединённых одноимёнными полюсами) расположен ниже плоскости симметрии магнитного поля

Здесь практически лежит в плоскости магнитного поля.

А здесь бидиполь расположен выше плоскости симметрии магнитного поля.

Магнитные полюса кольцевых магнитов чередуются в последовательности: NS-SN. При этом бидиполь NS-SN отталкивается от S-полюса магнита, а бидиполь SN-NS притягивается к S-полюсу.

Другими словами, пучок бидиполей будет расщепляться в неоднородном магнитном поле. Также расщепляется атомный пучок в опыте Штерна-Герлаха.

Но в нашем случае расщепляются не загадочные "квантовые объекты", а обычные связки кольцевых магнитов, которые можно взять в руки и убедиться, что ничего загадочного в них нет.

Другими словами, расщепление пучка макромагнитов можно описать с позиций классической физики. Стало быть классическая физика способна описать и расщепление атомного пучка в опыте Штерна-Герлаха! Ведь кольцевой магнит - это модель электрона, а связка магнитов - модель электронной оболочки атома.

SN-NS и NS-SN - разные изомеры атомов, которые разделяются в неоднородном поле в полном соответствии с законами классической физики.

Физики решили сделать классический расчёт модельного и натурного опытов Штерна-Герлаха. Вот, что из этого получилось:

Копия с форума "Мембрана" 1 декабря 13:26

Mikegor: Имеем два магнитных диполя +M -M на малом разнесении R, порядка 2 ангстрем. Ориентация либо SNNS либо NSSN - два изомера. Добавим теперь электрический диполь. Снова будут два изомера +SNNS- и +NSSN- (т.к. -SNNS+ это просто другая простанственная ориентация +SNNS-).

Сила Лоренца будет ориентировать все эл.диполи примерно одинаково, устойчиво, так чтобы их "растягивало", поперек силовых линий.

Магнитное поле примерно вертикально, направлено по z и неоднородно. В силу неоднородности поля, силовые линии обязаны немного расходится в сторону его ослабления, поскольку поток поля через замкнутую
поверхность равен 0. На расстоянии R поперек силовых линий будет угол расхождения силовых линий a.

Компонента электрической силы вдоль z (за счет расхождения силовых линий поля) будет

Fe = e*V*B*a (в приближении малого a)

А магнитная сила будет

Fm = M*a*dB/dz

(Она может быть как с плюсом так и с минусом для разных изомеров).

Оценим градиент поля dB/dz как В/Z, где Z - это характерный масштаб изменения поля. Сравним величины

e*V*B*a и М*B*a/Z

В*a сократим, останется

e*V и M/Z

Кушелев: -Здесь Mikegor не учёл, что электрическая сила тоже зависит от Z, т.к. на заряды противоположного знака действуют силы противоположных направлений. Таким образом, правильные выражения:

e*V/Z и M/Z

Стало быть Z сокращается. Остаётся:

e*V и M.

При нулевой скорости атомов V=0, т.е. действует только магнитная сила, в результате чего пучок вообще не расщепляется, а отклоняется в сторону магнитного полюса-"ножа".

При некотором пороговом значении скорости V=Vo, момент сил Лоренца поворачивает диполь поперёк силовых линий, в результате чего изомеры NS-SN отклоняются к магнитному N-полюсу-"ножу", а изомеры SN-NS отклоняются в противоположном направлении, т.е. пучок расщепляется в полном согласии с опытом Штерна-Герлаха.

Пока физики ещё не спохватились и не довели этот расчёт до конца, у подписчиков рассылки "Новости лаборатории Наномир", т.е. у Вас, уважаемый читатель, есть шанс войти в историю науки, рассчитав величину отклонения атомного пучка в оригинальном опыте Штерна-Герлаха. Напоминаю, что экспериментальное значение отклонения ~0.01 мм.

Перевод оригинальной статьи Штерна-Герлаха на русский язык:

http://www.nanoworld.org.ru/data/20041130/20040410/index.htm

Если Ваш расчёт сойдется с экспериментом, то Вы окажетесь причастными к процессу возрождения классической науки в масштабах микромира.

Это будет первой крупной сенсацией третьего тысячелетия...

Ваш расчёт лучше всего опубликовать непосредственно на форуме. Тогда его приоритет будет автоматически закреплён за Вами, т.к. на форуме "Мембрана" фиксируется время публикации сообщения.

Написать автору : nanoworld2003#yandex.ru (# заменить на @)