Hvordan virker en Atom Lag en Magnet Stick?
Alle tar for gitt den usynlige krefter rundt dem, uten spørsmål. Gravity, stråling og elektromagnetisme er alle avgjørende for liv, men få mennesker kan beskrive dem med autoritet. Mens populærkultur forvandlet tekstene til "mirakler" fra ICP i en løpende spøk på Internett, linjen "magneter, hvordan fungerer de?" er et spørsmål som forskerne kan bare foreta gjetninger å svare. Selv med sine teorier, er et enkelt atom alene ikke nok til å gjøre en magnet pinne til en overflate, men det er viktig for prosessen.
Webers teori
På midten av 1800-tallet en forsker ved navn Wilhelm Weber kom opp med en magnetisk teori som fortsatt er populære i dag. I hans syn, spinning elektroner i et atom skape et elektromagnetisk felt, noe som gjør alle molekyler som miniatyr magneter, som er i tråd med den totale summen av alle magnetiske øyeblikk i hvert atom. I ikke-magnetisert stoffer, blir molekylene ikke på linje, men i magnetiske seg, molekylene dannes til strukturer som innretter seg selv langs en enkelt magnetisk akse. Dette delte magnetiske aksen er hva som gir dens evne til å knytte seg til andre magnetiske overflater.
domene Theory
Mens Domain Theory ble utviklet i 1906, er det fortsatt ansett som en gyldig forklaring på hvordan magneter fungerer (selv om det har blitt oppdatert til å inkludere moderne forståelse av atomteorien). I denne teorien, alene er et atom bare en del av et fellesskap av elektromagnetiske partikler. Når de utsettes for et nærliggende magnetfelt, disse gruppene organisere seg i magnetisk justert domener. Hvert domene forsøker å balansere to motstridende krefter for å minimalisere den totale energien til systemet - den indre kohesjon av domenet og kreftene mellom de forskjellige domener. Evnen til domener å danne i andre nærliggende ferromagnetisk flater skaper en mekanisme for attraksjon som lar magnet til å feste.
Quantum Theory
Quantum Theory beskriver magnetisme ved å se på samspillet mellom elektroner i ytre skall av atomer. Pauli eksklusjonsprinsippet krever at elektroner med en spin verdi må koble opp med en av motsatt spinn for å skape stabilitet. Hvis elektronene er balansert (det vil si inneholdende et likt antall motsatte spinn) da materialet ikke er magnetisk. Dersom det ytre nivå av elektronskallet inneholder et uparet elektron, vil det skape et netto magnetisk felt. På korte avstander, ønsket av et elektron for å finne en partner av motsatt spinn skaper en tiltrekningskraft som overstiger frastøtende elektrisk kraft.
Konklusjon
Mens Quantum Theory (sammen med andre teorier om magnetisme), skaper en tilstrekkelig forklaring på hva som skjer for å produsere den tiltrekningskraften som gjør at en magnet for å holde seg til en overflate, er det ingen allment akseptert syn på hvordan magneter virker. Og siden mekanismene forskerne bruker for å skildre disse styrkene er fortsatt som foreløpig uprøvd, er det ingen måte å absolutt si at noen av de nåværende syn ikke vil endres etter hvert som vitenskapen avdekker mer om hvordan atomer fungerer. Til slutt får du valget mellom å stole på en kvalifisert gjetning eller venter på et bedre svar.