Магнітний момент - фундаментальне властивість елементарних частинок
Відео: Чи існує фотон (есе про фізику)?
Магнітний момент атома - основна фізична векторна величина, характеризує магнітні властивості будь-яких речовин. Джерелом формування магнетизму, як стверджує класична електромагнітна теорія, є мікроструми, що виникають внаслідок руху електрона по орбіті. Магнітний момент - це неодмінна властивість всіх без винятку елементарних частинок, ядер, атомних електронних оболонок і молекул.
Магнетизм, який притаманний усім елементарним часткам, згідно квантовій механіці, обумовлений наявністю у них механічного моменту, званого спіном (власним механічним імпульсом квантової природи). Магнітні властивості атомного ядра складаються з спінових імпульсів складових частин ядра - протонів і нейтронів. Електронні оболонки (внутріатомні орбіти) теж мають магнітний момент, який складає сума магнітних моментів знаходяться на ній електронів.
Відео: Спінтроніка
Інакше кажучи, магнітні моменти елементарних частинок і атомних орбіталей обумовлені внутрішньоатомних квантомеханические ефектом, відомим як спінової імпульс. Даний ефект аналогічний кутовому моменту обертання навколо власної центральної осі. Спінової імпульс вимірюється в постійній Планка - основний константі квантової теорії.
Все нейтрони, електрони і протони, з яких, власне, і полягає атом, згідно Планку, мають спіном, рівним ½-. У структурі атома електрони, обертаючись навколо ядра, крім спинового імпульсу, мають ще й орбітальний кутовий момент. Ядро, хоч і займає статичне положення, теж володіє кутовим моментом, який створюється ефектом ядерного спина.
Магнітне поле, яке генерує атомний магнітний момент, визначається різними формами цього кутового моменту. Найбільш помітний внесок в створення магнітного поля вносить саме спінової ефект. за принципом Паулі, згідно з яким два тотожних електрона не можуть перебувати одночасно в однаковому квантовому стані, пов`язані електрони зливаються, при цьому їх спінові імпульси набувають діаметрально протилежні проекції. В цьому випадку магнітний момент електрона скорочується, що зменшує магнітні властивості всієї структури. У деяких елементах, що мають парне число електронів, цей момент зменшується до нуля, і речовини перестають володіти магнітними властивостями. Таким чином, магнітний момент окремих елементарних частинок безпосередньо впливає на магнітні якості всієї ядерно-атомної системи.
Феромагнітні елементи з непарною кількістю електронів завжди будуть мати ненульовим магнетизмом за рахунок непарного електрона. У таких елементах сусідні орбіталі перекриваються, і все спінові моменти непарних електронів беруть однакову орієнтацію в просторі, що призводить до досягнення найменшого енергетичного стану. Цей процес називається обмінною взаємодією.
Відео: На межі божевілля. Час.
При такому вирівнюванні магнітних моментів феромагнітних атомів виникає магнітне поле. А парамагнітні елементи, що складаються з атомів з дезорієнтованими магнітними моментами, не мають власного магнітного поля. Але якщо впливати на них зовнішнім джерелом магнетизму, то магнітні моменти атомів вирівняються, і ці елементи теж придбають магнітні властивості.
