Ferromagnetism and superconductivity. Ферромагнетизм и сверхпроводимость.

На снимке – микрофотография доменов ферромагниетика.

Сразу предупреждение читателям!
Это заметка сугубо физическая, хоть и написана предельно популярно. Так что, те читатели, которых вопросы ФИЗИЧЕСКОГО СМЫСЛА явлений нашего мира не интересуют, могут спокойно перейти к своим, более интересным занятиям! 
Более того, я бы даже рекомендовал  им НЕ забивать свой ум всякими завиральными идеями в такого рода моих заметках. Тем паче, что эти размышления находятся в явном противоречии с общепринятыми в физике взглядами. То бишь, со стадным мышлением физиков-догматиков, которым ещё на школьной или студенческой скамье вбили некие Догматы «Священного Физического Писания» в башку, и, заодно,  выбив из неё начисто способность к интуиции и здравому трезвому мышлению.

Задача – объяснить физически ясно и логично  явление ферромагнетизма.
Общее и разное.
Чёткая граница эффекта – точка (температура) сверхпроводимости и точка (температура) Кюри для ферромагнетиков. Значит механизмы схожие, квантового порядка, то есть не постепенное изменение параметра в ту или иную сторону, а СКАЧКОМ! Явление квантовое. Как и красная граница фотоэффекта. Фазовые переходы первого и второго рода.
Сверхпроводимость навряд ли связана с кристаллической структурой металлов. Сверхпроводимость наблюдается у разных металлов с весьма разнообразными формами решёток: Гранецентрированная кубическая, ромбическая, объёмоцентрическая кубическая, тетрагональная, гексагональная. Это явно указывает на полную нелепость идеи о «нулевых колебаниях решётки», якобы помогающих электронам объединяться в Куперовские пары! Своеобразие решёток должно было бы сказаться и на особенностях их «нулевых колебаний», ибо они уж очень РАЗНЫЕ.  А ничего подобного: все пять видов решёток отлично образуют Куперовские пары! Значит НЕ Решётки и их колебания СОЗДАЮТ и СОХРАНЯЮТ эти пары!
А ЧТО???
Ответил на это вопрос о сверхпроводимости не раз в своих заметках (образование Куперовских пар с нулевым магнитным моментом, который сводит к нулю магнитное взаимодействие электронов с магнитным полем кристаллической решётки металлов, то есть исчезновение электрического сопротивления, сверхпроводимость), поэтому заниматься им больше не буду, а перейду к главной теме – ферромагнетизму.

Итак, вопрос: Почему в трёх видах элементов и только в них, проявляется ферромагнетизм?
И во множестве СПЛАВОВ! Тут как раз, думаю, всё ЗАВИСИТ ОТ РЕШЁТКИ!
Кобальт, никель, железо.
Ведь странно, что беспорядочно летающие с огромными скоростями в сотни и тысячи километров в секунду электроны в этих трёх металлах, сами собой вдруг спонтанно и постоянно повёрнуты спинами в одну сторону в пределах неких областей. Доменов! А естественное вроде бы их взаимное отталкивание однополюсными магнитными полями не изменяет их направления.
Если смешать маленькие полосовые магнитики в какой-нибудь коробке, и начать с силой трясти её  туда-сюда, они ведь «слипнутся» разными полюсами друг с другом!

Вопрос: Почему в определённом объёме все спины свободных электронов повёрнуты в одну сторону, а не, как во всех прочих металлах, хаотично разнонаправлены?

Первая попытка: Возможно, электроны летают там с такими большими скоростями, что они не могут надолго «слипнуться» друг с другом.  То есть в этих трёх металлах нулевые энергии электронов особенно велики по сравнению со всеми другими неферромагнетиками. Никаких сведений об этом специфическом вопросе я не нашёл. Объяснение это, как шепчет мне интуиция, СЛАБОВАТОЕ и, скорей всего, неверное!

Другая попытка. Возможно, что есть некое магнитное поле кристаллической решётки, которое не даёт им переориентироваться?
(Я оставляю в стороне мифические «специфически квантовые» ОБМЕННЫЕ СИЛЫ, как просто надуманные и не имеющие под собой НИКАКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛЬНОСТИ!)

То есть магнитное поле решётки домена очень сильно держит спины электронов в пределах домена однонаправленными.  Это значит, что суммарное поле каждого домена, задаваемое НЕ ЭЛЕКТРОНАМИ, а самой решёткой, определяет «спецификацию» домена и то, что мы видим на микрофотографиях отшлифованных срезов ферромагнетика – это НЕ ПОЛЯ СПОНТАННО ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, а суммарные статические магнитные поля решёток, создающих эту однонаправленность и поля повёрнутых ими магнитных моментов электронов.
Причём поле решётки, назовём его порядкообразущим или доменообразующим, полностью УРАВНОВЕШИВАЕТСЯ полем соответственно направленных электронных магнитных моментов, вызванных спином электронов. То есть суммарная индукция  Магнетонов Бора электронов равна и противонаправленна сумме Магнетонов Бора ионов кристаллической решётки в каждом домене!
Суммарное магнитное поле каждого домена при отсутствии внешнего магнитного поля почти равно нулю!
На основании чего я делаю такой странный вывод?
На основании всё тех же микрофотографий! На них чётко просматриваются границы каждого домена в виде тоненькой чёрточки  пылеобразного ферромагнетика-визуализатора. Но если такую пыль напылить на обычные магниты, то будут не чёрточки-линии, а сплошные поля пыли, причём максимум плотности этих пятен будет как раз в центре среза такого полосового магнитика. А на фотографиях – тоненькие чёрточки-линии, на которых скопилась ферромагнитная пыль, ибо только там поля разных доменов чуть-чуть не компенсируют друг друга!!!

Упаковки ионов и точки Кюри, то есть температуры, при которых исчезает явление ферромагнетизма.
Кобальт – гексагональная плотноупакованная в Альфа — модификации и гранецентрированная кубическая в Бета—модиикации.  Точка Кюри — 1388 С
Никель – гранецентрированная кубическая  Точка Кюри — 627 С
Железо – объёмноцентрированная кубическая. Точка Кюри — 1043 С

Общее поля куска ферромагнетика – нуль. Почему?
Можно, конечно, ответить сугубо в традициях общепринятой физики – заведомой лжи:
Де, потому, что это «энергетически наиболее выгодное состояние»! Очень распространённое псевообъяснение, неявно приписывающее мёртвой материи трогательную заботу о сохранениии ею минимальной энергии.
(И ЭТОТ БРЕД декларируется во всех учебниках физики для ВУЗов!!!!)
Но мёртвая материя не рассуждает и не мыслит НАШИМИ тупыми умственными догмами! Она подчиняется лишь одному – действию сил!
Поэтому именно с этой позиции  и следует отвечать на этот вопрос.
Магнитики-домены прилипают разнонаправленно друг к другу гранями, в которых из-за краевых эффектов их поля не совсем уравновешены!!! Если долго трясти коробку с магнитиками, упомянутую вначале этих рассуждений, то в конечном счёте, в результате чисто случайных слипаний и разлипаний, в коробке «САМО СОБОЙ» образуется некое слипшеея из магнитиков тело с суммарным магнитным полем, примерно равным нулю!

Намагничивание. Поворот доменов или сдвигание стенки Блоха СКАЧКОМ!
Внешнее магнитное поле НАРУШАЕТ равновесие, давая некое преимущественное направление  вектора магнитной индукции. До определённого состояния оно не вызывает скачка переориентации, но когда некоторые домены начинают эту переориентацию своих полей, происходит  цепная, точней, лавинообразная реакция, захватывающая многие ещё не сориентировавшиеся домены. Ибо каждый «повернувшийся» и/или «разросшийся» домен создаёт уже своё НЕУРАВНОВЕШЕННОЕ поле, совпадающее со внешним по направлению, и оно влияет на соседние, вызывая также и их переориентацию. 
Самое главное в вопросе магнитной восприимчивости ферромагнетиков, помещённых во внешнее магнитное поле, это то, что НЕ электроны в домене поворачивают свои спины по полю, а само поле ионов домена скачком поворачивает своё поле при определённой величине индукции внешнего поля и ОНО УЖЕ поворачивает все электронные спины (магнитные моменты) электронов. То есть, снова,  те щелчки  в наушниках, которые мы слышим,  и «всплески индукционного тока», которые мы видим на экране осциллоскопа при намагничивании полоски железа, это переориентировка самих магнитных полей ионов в домене и связанная с этим переориентировка магнитных моментов электронов. 

Таково моё видение и толкование ферромагнетизма, обходящееся без всяких надуманных «обменных сил», сегодня весьма популярных и общепринятых в квантовой физике. Хотя ни один физик — квантовик физического смысла этих воображаемых сил объяснить не сможет. Вместо этого он лихорадочно начнёт выписывать уравнения, «доказывающие» существование этих фантастических сверхестественных сил. На самом деле ничего не доказывающих, ибо математика никогда не отвечала на сугубо физический вопрос «ПОЧЕМУ». И все эти уравнения – лишь удобный математический приём подменить НЕПОНИМАНИЕ настоящего физического эффекта неким замысловатым математическим шаманством в стиле: Аллах так захотел!

«Не столь благотворна истина, сколь зловредна её видимость»
Франсуа де Ларошфуко.
11 V 2022

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s