Einsteintől a hűtőmágnesig és tovább
Avagy mi fán terem a mágnesség?
Tajkov Zoltán
Eötvös Loránd Tudományegyetem
HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont
A minden átszövő mágnesség
Állandó(an) mágneseket használunk
- Hűtőmágnes
- Mágnesesen záródó táskák, pénztárcák, noteszek
- Magnetikus fehértábla
- Mágneses ceruzatartók, irodaszerek
- Játékmágnesek
- Hangszóró, fejhallgató, fülhallgató, Mikrofon
- Elektromos motor ( ventilátorban, mosógépben, porszívóban, akkus fúró)
- Merevlemez (HDD)
- MRI gép
- Transzformátor és induktív töltő
- Elektromos generátor
- Kamera autofókusz
- Okosóra mágneses töltője
- Laptop fedél szenzor
A minden átszövő mágnesség
Állandóan mágneseket használunk
- Szekrényajtó mágneses zárja
- Mágneses függönyök és takarók
- Ajtókilincs visszatartó mágnes
- Biztonsági gyermekzár mágneses kulccsal
- Indukciós főzőlap
- ABS szenzor
- Elektromos autó motorja
- Maglev (lebegővasút)
- Kerékpáros sebességmérő szenzor
- Bankkártya mágnescsík
- Hotelszobakártya
- Tintasugaras nyomtató
- Szemétválogató üzem
- Hűtőmágnes
mindenkiT foglalkoztat
Water, fire, air and dirt
Fucking magnets, how do they work?
- Insane Clown Posse - Miracles
Van egy barátom, mágnes gyűjtő. Vannak ilyen ritkaságai, hogy mind a két fele taszít.
Magneto - Marvel karakter
tudós válaszol
Richard Phillips Feynman (1918-1988)
Fun to Imagine
BBC TV Series (1983)
tudós válaszol
Derek Alexander Muller
Veritasium
Henry Reich
MinutePhysics
elektromosság - alapjelenség
elektromosság - alapjelenség
Tapasztalat
-
A töltés az a tulajdonság, ami miatt egy test érzi az elektromos teret.
-
Egy test lehet pozitív, negatív vagy semleges.
-
Az elektromos tér megmutatja, hogy hol milyen erő hatna egy pozitív próbatöltésre.
-
A testek a töltésük révén kapcsolódnak az elektromos térhez.
-
Az azonos töltések taszítják, az ellentétesek vonzzák egymást.
-
A elektromos tér árnyékolható.
mágnesség és villamosság
Hogy hat a töltött részecskére a mágnes?
sehogy.
mágnesség és villamosság
Hogy hat a töltött részecskére a mágnes?
villamosság és villamosság
Hogy hat a töltött részecskére a mozgó töltött részecske?
villamosság és villamosság
relatív kitérő
Elmélkedés a dolgok egyidejűségéről
Albert Einstein,
1905, annus mirabilis
Mi az, hogy egyszerre?
-
Két, egymástól távoli esemény lehet, hogy az egyik megfigyelő szerint egyszerre történik.
-
Egy másik, hozzá képest mozgó megfigyelő szerint ugyanez a két esemény nem egyszerre történik.
-
Minél nagyobb a relatív sebesség, annál nagyobb lehet az eltérés abban, hogy ki mit tekint „ugyanannak a pillanatnak”.
relatív kitérő
villamosság és villamosság
Az egyidejűség relativitása mágneses kölcsönhatást okoz
hol az áram?
Permanens mágnes két pólusa
Hol folyik itt áram?
hol az áram?
hol az áram?
hol az áram?
hol az áram?
hol az áram?
Atomok Bohr-modellje
hol az áram?
bohr-féle modell nem elég
Egy keringő elektron sugároz
-
Keringő töltés klasszikusan sugározna.
-
Akkor energiát veszítene és az atom nem lenne stabil.
-
Bohr ezt posztulátummal mentette meg: „bizonyos pályákon mégsem sugároz”.
-
A tisztán orbitális kép egyszerű Zeeman-hasadást vár.
-
A valóságban sok vonal anomális Zeeman-hasadást mutat.
-
A magyarázathoz új hozzájárulás kell
Spektroszkópia: túl sok a minta
-
Stern–Gerlach: ezüstnél két nyaláb jön ki; ez nem csak „kvantáltság”, hanem annak jele, hogy a mágneses momentum nem írható le pusztán orbitális képpel.
-
Einstein–de Haas: a mért giromágneses arány nem a tisztán orbitális klasszikus értéket adja, hanem kb. kétszer akkora nagyságrendet.
Közvetlen mágneses nyomok
a spin
Forrás: minutephysics, MAGNETS: How Do They Work?
Alapvető részecskék kvantumtulajdonságai
A Standard Modell részecskéi — az elektron kiemelve
| Részecske | Töltés (e) | Kicsi Mágnes ✦ | Tömeg | Élettartam | Szín-töltés |
|---|---|---|---|---|---|
| ⬡ Leptonok | |||||
| Elektron (e⁻) ★ | −1 | ½ | 0,511 MeV/c² | Stabil ∞ | — |
| Myon (μ⁻) | −1 | ½ | 105,7 MeV/c² | 2,2 μs | — |
| Tau (τ⁻) | −1 | ½ | 1 776,9 MeV/c² | 290 fs | — |
| Elektron-neutrínó (νₑ) | 0 | ½ | < 2 eV/c² | Stabil | — |
| Myon-neutrínó (ν_μ) | 0 | ½ | < 170 keV/c² | Stabil | — |
| ⬡ Quarkok | |||||
| Up quark (u) | +⅔ | ½ | 2,2 MeV/c² | Stabil (kötött) | r / g / b |
| Down quark (d) | −⅓ | ½ | 4,7 MeV/c² | Stabil (kötött) | r / g / b |
| Strange quark (s) | −⅓ | ½ | 93 MeV/c² | ~10⁻⁸ s | r / g / b |
| Charm quark (c) | +⅔ | ½ | 1 270 MeV/c² | ~10⁻¹² s | r / g / b |
| Bottom quark (b) | −⅓ | ½ | 4 180 MeV/c² | ~10⁻¹² s | r / g / b |
| Top quark (t) | +⅔ | ½ | 172 900 MeV/c² | ~5×10⁻²⁵ s | r / g / b |
| ⬡ Bozonok (erőhordozók) | |||||
| Foton (γ) | 0 | 1 | 0 | Stabil ∞ | — |
| W⁺ / W⁻ bozon | +1 / −1 | 1 | 80 377 MeV/c² | ~3×10⁻²⁵ s | — |
| Z⁰ bozon | 0 | 1 | 91 188 MeV/c² | ~3×10⁻²⁵ s | — |
| Gluon (g) | 0 | 1 | 0 | Stabil (kötött) | 8 féle |
| Higgs-bozon (H⁰) | 0 | 0 | 125 250 MeV/c² | ~1,6×10⁻²² s | — |
mágnesség
egyetlen elektron
elektronok az atomban
Egy atom, vagy atomok kollekciója rendeződik
Kollekciók kollekciója rendeződik egy stabil struktúrába: mágnes
mágnesség
- Az elektronok egy atomban párokban állnak
- Szükség van párosítatlan elektronokra ahhoz, hogy legyen netto mágnesség
- Legyen lokalizált!
Hol vannak ilyenek?
mágnesség
Hol vannak ilyenek?
mágnesség
A vas, vagy a nikkel állandó mágnes...
...de a króm nem.
Miért?
mágnesség
Meg kell oldani a Schrödinger-egyenletet...
\hat H \left| \Psi \right> = E \left|\Psi \right>
A szerény hélium molekula:
\hat H_{\mathrm{el}}
=
-\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla_1^2
-\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla_2^2
-\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla_3^2
-\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla_4^2
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{1A}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{1B}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{2A}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{2B}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{3A}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{3B}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{4A}}
-\frac{2e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{4B}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{12}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{13}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{14}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{23}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{24}}
+\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{34}}
\hat H_{\mathrm{el}}
=
-\sum_{i=1}^{N}\frac{\hbar^2}{2m_e}\nabla_i^2
-\sum_{i=1}^{N}\sum_{A=1}^{M}\frac{Z_A e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{iA}}
+\sum_{i\lt j}\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\,r_{ij}}
+\sum_{A\lt B}\frac{Z_A Z_B e^2}{4\pi\varepsilon_0\,R_{AB}} .
... de azt képtelenség.
mágnesség
Helyette!
\left[
-\frac{1}{2}\nabla^2
+ v_{\mathrm{ext}}(\mathbf r)
+ v_{\mathrm H}(\mathbf r)
+ v_{\mathrm{xc},\sigma}(\mathbf r)
\right]
\phi_{i\sigma}(\mathbf r)
=
\varepsilon_{i\sigma}\,\phi_{i\sigma}(\mathbf r)
\qquad (\sigma=\uparrow,\downarrow)
v_{\mathrm H}(\mathbf r)
=
\int
\frac{n(\mathbf r')}{|\mathbf r-\mathbf r'|}
\,d^3r'
v_{\mathrm{xc},\sigma}(\mathbf r)
=
\frac{\delta E_{\mathrm{xc}}[n_\uparrow,n_\downarrow]}
{\delta n_\sigma(\mathbf r)} \, .
ahol:
mágnesség
És ami kimaradt:
2D mágnesség
Skyrmionok
Magnonok
Altermágnesek
És sok-sok minden más!
Talán majd legközelebb.
Köszönöm a figyelmet!
Atomcsill_2026
By novidad21
