Aimants permanents : principe de fonctionnement, fabrication et utilisation. Comment fonctionne un aimant ?

Il est difficile de trouver un domaine dans lequel les aimants ne seraient pas utilisés. Les jouets éducatifs, les accessoires utiles et les équipements industriels complexes ne représentent qu'une petite fraction du nombre vraiment énorme d'options pour leur utilisation. Dans le même temps, peu de gens savent comment fonctionnent les aimants et quel est le secret de leur force d’attraction. Pour répondre à ces questions, vous devez vous plonger dans les bases de la physique, mais ne vous inquiétez pas : la plongée sera courte et peu profonde. Mais après avoir pris connaissance de la théorie, vous apprendrez en quoi consiste un aimant et la nature de sa force magnétique vous deviendra beaucoup plus claire.

L'électron est l'aimant le plus petit et le plus simple

Toute substance est constituée d'atomes, et les atomes, à leur tour, sont constitués d'un noyau autour duquel tournent des particules chargées positivement et négativement - des protons et des électrons. Le sujet qui nous intéresse est précisément les électrons. Leur mouvement crée un courant électrique dans les conducteurs. De plus, chaque électron est une source miniature de champ magnétique et, en fait, un simple aimant. C’est juste que dans la composition de la plupart des matériaux, la direction du mouvement de ces particules est chaotique. En conséquence, leurs charges s’équilibrent. Et lorsque le sens de rotation d'un grand nombre d'électrons sur leurs orbites coïncide, une force magnétique constante apparaît.

Dispositif magnétique

Nous avons donc trié les électrons. Et maintenant, nous sommes sur le point de répondre à la question de savoir comment sont structurés les aimants. Pour qu’un matériau attire un morceau de roche en fer, la direction des électrons dans sa structure doit coïncider. Dans ce cas, les atomes forment des régions ordonnées appelées domaines. Chaque domaine possède une paire de pôles : nord et sud. Une ligne constante de mouvement de forces magnétiques les traverse. Ils entrent au pôle sud et sortent du pôle nord. Cette disposition signifie que le pôle nord attirera toujours le pôle sud d’un autre aimant, tandis que les pôles similaires se repousseront.

Comment un aimant attire les métaux

La force magnétique n’affecte pas toutes les substances. Seuls certains matériaux peuvent être attirés : le fer, le nickel, le cobalt et les terres rares. Un morceau de roche en fer n'est pas un aimant naturel, mais lorsqu'il est exposé à un champ magnétique, sa structure se réorganise en domaines avec des pôles nord et sud. Ainsi, l'acier peut être magnétisé et conserver longtemps sa structure modifiée.

Comment sont fabriqués les aimants ?

Nous avons déjà compris en quoi consiste un aimant. C'est un matériau dans lequel l'orientation des domaines coïncide. Un champ magnétique puissant ou un courant électrique peut être utilisé pour conférer ces propriétés à la roche. À l'heure actuelle, les gens ont appris à fabriquer des aimants très puissants, dont la force d'attraction est des dizaines de fois supérieure à leur propre poids et dure des centaines d'années. Nous parlons de superaimants de terres rares à base d'alliage de néodyme. De tels produits pesant 2 à 3 kg peuvent contenir des objets pesant 300 kg ou plus. De quoi est constitué un aimant en néodyme et qu'est-ce qui lui confère des propriétés si étonnantes ?

L’acier simple ne convient pas pour fabriquer avec succès des produits dotés d’une puissante force d’attraction. Cela nécessite une composition particulière qui permettra d'ordonner les domaines le plus efficacement possible et de maintenir la stabilité de la nouvelle structure. Pour comprendre en quoi consiste un aimant en néodyme, imaginez une poudre métallique de néodyme, de fer et de bore qui, à l'aide d'installations industrielles, sera magnétisée par un champ puissant et frittée en une structure rigide. Pour protéger ce matériau, il est recouvert d'une coque galvanisée durable. Cette technologie de production nous permet de fabriquer des produits de différentes tailles et formes. Dans l'assortiment de la boutique en ligne World of Magnets, vous trouverez une grande variété de produits magnétiques pour le travail, le divertissement et la vie quotidienne.

Lorsqu'un aimant attire des objets métalliques vers lui, cela semble magique, mais en réalité, les propriétés « magiques » des aimants ne sont associées qu'à l'organisation particulière de leur structure électronique. Parce qu’un électron en orbite autour d’un atome crée un champ magnétique, tous les atomes sont de petits aimants ; cependant, dans la plupart des substances, les effets magnétiques désordonnés des atomes s’annulent.

La situation est différente dans le cas des aimants, dont les champs magnétiques atomiques sont disposés en régions ordonnées appelées domaines. Chacune de ces régions possède un pôle nord et un pôle sud. La direction et l'intensité du champ magnétique sont caractérisées par ce que l'on appelle les lignes de force (représentées en vert sur la figure), qui quittent le pôle nord de l'aimant et entrent vers le sud. Plus les lignes de force sont denses, plus le magnétisme est concentré. Le pôle nord d’un aimant attire le pôle sud d’un autre, tandis que deux pôles semblables se repoussent. Les aimants n'attirent que certains métaux, principalement le fer, le nickel et le cobalt, appelés ferromagnétiques. Bien que les matériaux ferromagnétiques ne soient pas des aimants naturels, leurs atomes se réorganisent en présence d'un aimant de telle sorte que les corps ferromagnétiques développent des pôles magnétiques.

Chaîne magnétique

Toucher l'extrémité d'un aimant sur des trombones métalliques crée un pôle nord et sud pour chaque trombone. Ces pôles sont orientés dans la même direction que l'aimant. Chaque trombone est devenu un aimant.

D'innombrables petits aimants

Certains métaux ont une structure cristalline composée d'atomes regroupés en domaines magnétiques. Les pôles magnétiques des domaines ont généralement des directions différentes (flèches rouges) et n'ont pas d'effet magnétique net.

Formation d'un aimant permanent

1. Généralement, les domaines magnétiques du fer sont orientés de manière aléatoire (flèches roses) et le magnétisme naturel du métal n'apparaît pas.
2. Si vous rapprochez un aimant (barre rose) du fer, les domaines magnétiques du fer commencent à s’aligner le long du champ magnétique (lignes vertes).
3. La plupart des domaines magnétiques du fer s’alignent rapidement le long des lignes du champ magnétique. Le fer lui-même devient ainsi un aimant permanent.

Notre compréhension de la structure fondamentale de la matière a évolué progressivement. La théorie atomique de la structure de la matière a montré que tout dans le monde ne fonctionne pas comme il semble à première vue et que les complexités à un niveau s’expliquent facilement au niveau de détail suivant. Tout au long du XXe siècle, après la découverte de la structure de l'atome (c'est-à-dire après l'apparition du modèle atomique de Bohr), les efforts des scientifiques se sont concentrés sur la découverte de la structure du noyau atomique.

On pensait à l’origine qu’il n’y avait que deux types de particules dans le noyau atomique : les neutrons et les protons. Cependant, à partir des années 1930, les scientifiques ont commencé à obtenir de plus en plus de résultats expérimentaux inexplicables dans le cadre du modèle classique de Bohr. Cela a conduit les scientifiques à croire que le noyau est en réalité un système dynamique de particules diverses, dont la formation, l'interaction et la désintégration rapides jouent un rôle clé dans les processus nucléaires. Au début des années 1950, l’étude de ces particules élémentaires, comme on les appelait, était à l’avant-garde de la science physique. »
elementy.ru/trefil/46
« La théorie générale des interactions repose sur le principe de continuité.

La première étape dans la création d’une théorie générale a été la matérialisation du principe abstrait de continuité avec le monde réellement existant que nous observons autour de nous. À la suite d’une telle matérialisation, l’auteur est arrivé à la conclusion sur l’existence de la structure interne du vide physique. Le vide est un espace continuellement rempli de particules fondamentales - les bions - dont les divers mouvements, arrangements et associations peuvent expliquer toute la richesse et la diversité de la nature et de l'esprit.

En conséquence, une nouvelle théorie générale a été créée, qui, basée sur un principe, et donc visuel (matériel) identique, cohérent et logiquement connecté, plutôt que des particules virtuelles, décrit les phénomènes naturels et les phénomènes de l'esprit humain.
La thèse principale est le principe de continuité.

Le principe de continuité signifie qu’aucun processus existant réellement dans la nature ne peut commencer spontanément et se terminer sans laisser de trace. Tous les processus pouvant être décrits par des formules mathématiques ne peuvent être calculés qu'à l'aide de relations ou de fonctions continues. Tous les changements ont leurs raisons, la vitesse de transmission de toute interaction est déterminée par les propriétés de l'environnement dans lequel les objets interagissent. Mais ces objets eux-mêmes modifient à leur tour l’environnement dans lequel ils se trouvent et interagissent.
\
Un champ est un ensemble d'éléments pour lesquels des opérations arithmétiques sont définies. Le champ est également continu - un élément du champ passe en douceur dans un autre, il est impossible d'indiquer la frontière entre eux.

Cette définition du champ découle également du principe de continuité. Elle (définition) nécessite une description de l'élément responsable de tous les types de champs et d'interactions.
Dans la théorie générale des interactions, contrairement aux théories actuellement dominantes de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité, un tel élément est explicitement défini.
Cet élément est le bion. L’espace entier de l’Univers, vide et particules, est constitué de biones. Un bion est un dipôle élémentaire, c'est-à-dire une particule constituée de deux charges connectées, de taille identique, mais de signe différent. La charge totale du bion est nulle. La structure détaillée du bion est présentée sur la page Structure du vide physique.
\
Il est impossible d’indiquer les limites du bion (une analogie claire avec l’atmosphère terrestre, dont les limites ne peuvent être déterminées avec précision), car toutes les transitions sont très, très douces. Il n’y a donc pratiquement aucune friction interne entre les bions. Cependant, l’influence d’un tel « frottement » devient perceptible à de grandes distances et est observée par nous sous la forme d’un décalage vers le rouge.
Champ électrique dans la théorie générale des interactions.
L’existence d’un champ électrique dans n’importe quelle région de l’espace représentera une zone de biones constamment localisés et orientés d’une certaine manière.
b-i-o-n.ru/_mod_files/ce_image...
Champ magnétique dans la théorie générale des interactions.
Le champ magnétique représentera une certaine configuration dynamique de la localisation et du mouvement des biones.
b-i-o-n.ru/theory/elim/

Un champ électrique est une région de l'espace dans laquelle le vide physique a une certaine structure ordonnée. En présence d’un champ électrique, le vide exerce une force sur la charge électrique testée. Cet effet est dû à la localisation des biones dans une région donnée de l’espace.
Malheureusement, nous n’avons pas encore réussi à percer le mystère du fonctionnement d’une charge électrique. Sinon, l’image suivante apparaît. Toute charge, qu'elle soit négative par exemple, crée l'orientation suivante des bions autour d'elle : un champ électrostatique.
La majeure partie de l'énergie appartient à la charge, qui a une certaine taille. Et l’énergie du champ électrique est l’énergie de l’arrangement ordonné des bions (chaque ordre a une base énergétique). Il est également clair à quel point les charges éloignées se « sentent » mutuellement. Ces « organes sensibles » sont des bions orientés d’une certaine manière. Notons une autre conclusion importante. La vitesse d'établissement du champ électrique est déterminée par la vitesse de rotation des bions afin qu'ils s'orientent par rapport à la charge comme le montre la figure. Et cela explique pourquoi la vitesse d'établissement du champ électrique est égale à la vitesse de la lumière : dans les deux processus, les biones doivent se transférer la rotation.
Après avoir franchi l’étape suivante, nous pouvons affirmer avec certitude que le champ magnétique représente la prochaine configuration dynamique des biones.
b-i-o-n.ru/theory/elim

Il est à noter que le champ magnétique ne se manifeste d'aucune façon tant qu'il n'y a pas d'objets sur lesquels il est capable d'influencer (une aiguille de boussole ou une charge électrique).
Le principe de superposition de champ magnétique. Les axes de rotation des bions occupent une position intermédiaire, en fonction de la direction et de la force des champs en interaction.
L'effet d'un champ magnétique sur une charge en mouvement.
"
Le champ magnétique n'agit pas sur une charge au repos, car les biones en rotation créeront des oscillations d'une telle charge, mais nous ne pourrons pas détecter de telles oscillations en raison de leur petitesse.

Étonnamment, dans aucun manuel, je n'ai trouvé non seulement une réponse, mais même une question qui devrait évidemment se poser chez quiconque commence à étudier les phénomènes magnétiques.
Voici la question. Pourquoi le moment magnétique d'un circuit porteur de courant ne dépend-il pas de la forme de ce circuit, mais uniquement de sa surface ? Je pense qu’une telle question n’est pas posée précisément parce que personne n’en connaît la réponse. D’après nos idées, la réponse est évidente. Le champ magnétique du circuit est la somme des champs magnétiques des biones. Et le nombre de bions créant un champ magnétique est déterminé par la surface du circuit et ne dépend pas de sa forme."
Si vous regardez de manière plus large, sans entrer dans la théorie, un aimant fonctionne en pulsant un champ magnétique. Grâce à cette pulsation, l'ordre du mouvement des particules de force, une force générale apparaît qui affecte les objets environnants. L’impact est transmis par un champ magnétique dans lequel des particules et des quanta peuvent également être libérés.
La théorie du bion distingue le bion comme une particule élémentaire. Vous voyez à quel point c’est fondamental.
La théorie de l'espace du graviton identifie le graviton comme le quantum de l'univers entier. Et donne les lois fondamentales qui régissent l'univers.
n-t.ru/tp/ns/tg.htm Théorie de l'espace graviton
« La dialectique du développement de la science consiste en l'accumulation quantitative de tels concepts abstraits (« démons »), décrivant de plus en plus de nouveaux modèles de la nature, qui, à un certain stade, atteignent un niveau critique de complexité. nécessite invariablement un saut qualitatif, une révision en profondeur des concepts de base, supprimant la « démonicité » des abstractions accumulées, révélant leur essence significative dans le langage d'une nouvelle théorie généralisatrice.
*
TPG postule l'existence physique (réelle) d'un espace transitif dont les éléments, dans le cadre de cette théorie, sont appelés gravitons.
*
Ceux. Nous supposons que c'est l'espace physique des gravitons (PG) qui assure l'interconnexion universelle des objets physiques accessibles à notre connaissance, et constitue la substance minimale nécessaire sans laquelle la connaissance scientifique est en principe impossible.
*
TPG postule la discrétion et l'indivisibilité fondamentale des gravitons, leur absence de toute structure interne. Ceux. Le graviton, dans le cadre du TPG, agit comme une particule élémentaire absolue, proche en ce sens de l'atome de Démocrite. Au sens mathématique, un graviton est un ensemble vide (ensemble nul).
*
La principale et unique propriété d’un graviton est sa capacité à s’auto-copier, générant ainsi un nouveau graviton. Cette propriété définit une relation d'ordre strict imparfait sur l'ensemble des PG : gi< gi+1, где gi – гравитон-родитель и gi+1 – дочерний гравитон, являющийся копией родителя. Это отношение интенсионально определяет ПГ как транзитивное и антирефлексивное множество, из чего следует также его асимметричность и антисимметричность.
*
TPG postule la continuité et la densité maximale du PG, remplissant l'univers entier accessible à la connaissance de telle sorte que tout objet physique de cet Univers puisse être associé à un sous-ensemble non vide du PG, qui détermine de manière unique la position de cet objet. dans le PG, et donc dans l'Univers.
*
PG est un espace métrique. En tant que métrique PG naturelle, nous pouvons choisir le nombre minimum de transitions d'un graviton voisin à un autre, nécessaire pour fermer la chaîne transitive reliant une paire de gravitons, dont nous déterminons la distance.
"
Les propriétés du graviton permettent d'évoquer la nature quantique de ce concept. Le graviton est un quantum de mouvement, réalisé dans l’acte de copie du graviton et dans la « naissance » d’un nouveau graviton. D'un point de vue mathématique, cet acte peut être mis en correspondance avec l'ajout de un à un nombre naturel déjà existant.
"
Une autre conséquence du mouvement propre du PG est des phénomènes de résonance qui génèrent des particules élémentaires virtuelles, en particulier des photons du rayonnement de fond cosmique micro-onde.
*
En utilisant les concepts de base du TPG, nous avons construit un modèle physique de l'espace, qui n'est pas un conteneur passif d'autres objets physiques, mais qui change et se déplace lui-même activement. Malheureusement, aucun instrument imaginable ne nous donnera la possibilité d'étudier directement l'activité des GES, puisque les gravitons imprègnent tous les objets, interagissant avec les plus petits éléments de leur structure interne. Néanmoins, nous pouvons obtenir des informations significatives sur le mouvement des gravitons en étudiant les schémas et les phénomènes de résonance du rayonnement dit relique, qui est en grande partie dû à l’activité des GES.
*
La nature de l'interaction gravitationnelle

"Cette gravité devrait être un attribut intrinsèque, inhérent et essentiel de la matière, permettant ainsi à tout corps d'agir sur un autre à distance dans le vide, sans aucun intermédiaire par lequel et à travers lequel l'action et la force pourraient être transmises d'un corps à l'autre. d’autre part, cela me semble une absurdité si flagrante que, dans ma profonde conviction, pas une seule personne expérimentée en matière philosophique et dotée de la capacité de penser ne sera d’accord avec cela. (extrait de la lettre de Newton à Richard Bentley).
**
Dans le cadre du TPG, la gravité est privée de sa nature de force et est complètement définie précisément comme le modèle de mouvement d'objets physiques qui « lient » les gravitons libres avec tout le volume de leur structure interne, puisque les gravitons pénètrent librement dans tout objet physique, étant éléments constitutifs de sa structure interne. Tous les objets physiques « absorbent » les gravitons, faussant la prolifération isotrope des GES ; c'est grâce à cela que des objets spatiaux assez proches et massifs forment des amas compacts, parvenant à compenser l'expansion des GES au sein de l'amas. Mais ces clusters eux-mêmes, séparés par de tels volumes de GES dont ils sont incapables de compenser la prolifération, se dispersent d’autant plus vite que le volume de GES qui les sépare est important. Ceux. le même mécanisme détermine à la fois l’effet « d’attraction » et l’effet d’expansion des galaxies.
***
Examinons maintenant plus en détail le mécanisme « d'absorption » des gravitons par les objets physiques. L'intensité d'une telle « absorption » dépend de manière significative de la structure interne des objets et est déterminée par la présence de structures spécifiques dans cette structure, ainsi que par leur nombre. L'« absorption » gravitationnelle d'un graviton libre est le plus simple et le plus faible de ces mécanismes, qui ne nécessite aucune structure particulière ; un seul graviton est impliqué dans l'acte d'une telle « absorption ». Tout autre type d'interaction utilise des particules d'interaction correspondant à ce type, définies sur un certain sous-ensemble de gravitons, donc l'efficacité d'une telle interaction est beaucoup plus élevée dans l'acte d'interaction, de nombreux gravitons sont « absorbés » avec la particule définie sur eux ; . Notons également que dans de telles interactions, l'un des objets doit jouer le même rôle que le PG joue dans l'interaction gravitationnelle, c'est-à-dire elle doit générer de plus en plus de nouvelles particules d'une interaction donnée, en utilisant pour une telle activité les structures très spécifiques que nous avons mentionnées ci-dessus. Ainsi, le schéma général de toute interaction reste toujours le même, et la puissance de l’interaction est déterminée par le « volume » des particules d’interaction et l’activité de la source qui les génère. »
On peut comprendre l'interaction magnétique comme un modèle de génération et d'absorption de particules élémentaires d'un champ magnétique. De plus, les particules ont des fréquences différentes, et donc un champ de potentiel se forme, constitué de niveaux de tension, un arc-en-ciel. Les particules « flottent » le long de ces niveaux. Ils peuvent être absorbés par d'autres particules, par exemple les ions du réseau cristallin de certains métaux, mais l'influence du champ magnétique sur eux continuera. Le métal est attiré par le corps de l'aimant.
La théorie des supercordes, malgré son nom, dresse un tableau clair du monde. Mieux : il met en lumière les multiples trajectoires d’interaction dans le monde.
ergeal.ru/other/superstrings.htm Théorie des supercordes (Dmitry Polyakov)
« Ainsi, la corde est une sorte de création primaire dans l’Univers visible.

Cet objet n'est pas matériel, cependant, il peut être approximativement imaginé sous la forme d'une sorte de fil tendu, d'une corde ou, par exemple, d'une corde de violon volant dans un espace-temps à dix dimensions.

Volant dans dix dimensions, cet objet étendu subit également des vibrations internes. De ces vibrations (ou octaves) vient toute la matière (et, comme nous le verrons plus tard, pas seulement la matière). Ceux. toute la variété des particules dans la nature sont simplement des octaves différentes d'une création ultimement primordiale : la corde. Un bon exemple de deux octaves aussi différentes provenant d’une seule corde est la gravité et la lumière (gravitons et photons). Certes, il y a ici quelques subtilités - il est nécessaire de faire la distinction entre les spectres des cordes fermées et ouvertes, mais maintenant ces détails doivent être omis.

Alors, comment étudier un tel objet, comment les dix dimensions apparaissent et comment trouver la compactification correcte des dix dimensions dans notre monde à quatre dimensions ?

Ne pouvant « attraper » la corde, nous suivons ses traces et examinons sa trajectoire. Tout comme la trajectoire d'un point est une ligne courbe, la trajectoire d'un objet étendu unidimensionnel (chaîne) est une SURFACE bidimensionnelle.

Ainsi, mathématiquement, la théorie des cordes est la dynamique de surfaces aléatoires bidimensionnelles intégrées dans un espace de dimension supérieure.

Chacune de ces surfaces est appelée une FEUILLE DU MONDE.

En général, toutes sortes de symétries jouent un rôle extrêmement important dans l’Univers.

De la symétrie d’un modèle physique particulier, on peut souvent tirer les conclusions les plus importantes sur sa dynamique, son évolution, sa mutation, etc.

Dans la théorie des cordes, une telle symétrie fondamentale est ce qu'on appelle. INVARIANCE DE REPARAMETRISATION (ou « groupe de difféomorphismes »). Cette invariance, en termes très grossiers et approximatifs, signifie ce qui suit. Imaginons mentalement un observateur « assis » sur l'un des draps du monde « balayé » par une ficelle. Dans ses mains se trouve une règle flexible, à l'aide de laquelle il examine les propriétés géométriques de la surface de la feuille du monde. Ainsi, les propriétés géométriques de la surface ne dépendent évidemment pas de la graduation de la règle. L’indépendance de la structure de la feuille mondiale par rapport à l’échelle du « dirigeant mental » est appelée invariance de reparamétrisation (ou R-invariance).

Malgré son apparente simplicité, ce principe entraîne des conséquences extrêmement importantes. Tout d’abord, est-ce valable au niveau quantique ?
^
Les esprits sont des champs (ondes, vibrations, particules) dont la probabilité d'observation est négative.

Pour un rationaliste, cela est bien entendu absurde : après tout, la probabilité classique d’un événement se situe toujours entre 0 (quand l’événement n’arrivera certainement pas) et 1 (quand, au contraire, il se produira certainement).

La probabilité que des Esprits apparaissent, cependant, est négative. C'est une des définitions possibles des Esprits. Définition apophatique. À cet égard, je me souviens de la définition de l'Amour d'Abba Dorotheus : « Dieu est le centre d'un cercle. Et les gens sont des rayons, ils s'approchent du Centre comme des rayons. le centre."

Alors, résumons les premiers résultats.

Nous avons rencontré l'Observateur, qui a été placé sur la Feuille du Monde avec une règle. Et la graduation du dirigeant, à première vue, est arbitraire, et la feuille du monde est indifférente à cet arbitraire.

Cette indifférence (ou symétrie) est appelée invariance de reparamétrisation (R-invariance, groupe de difféomorphismes).

La nécessité de lier l’indifférence à l’incertitude conduit à la conclusion que l’Univers est à dix dimensions.

En fait, tout est un peu plus compliqué.

Avec n’importe quel dirigeant, bien sûr, personne ne laissera un observateur figurer sur la Liste mondiale. Le monde à dix dimensions est lumineux, strict et ne tolère aucun gag. Pour tout gag avec la Feuille du Monde, le dirigeant de ce salaud serait enlevé à jamais et il serait bien fouetté, comme un protestant.
^
Mais si l'Observateur n'est pas protestant, on lui donne un Souverain déterminé une fois pour toutes, vérifié, inchangé depuis des siècles, et avec ce Souverain Unique strictement sélectionné, il est admis sur la Liste mondiale.

Dans la théorie des supercordes, ce rituel est appelé « verrouillage de la jauge ».

À la suite de la correction de l'étalonnage, les esprits Faddeev-Popov apparaissent.

Ce sont ces Esprits qui remettent le souverain à l'observateur.

Cependant, le choix de l'étalonnage n'est qu'une fonction policière purement exotérique des esprits Faddeev-Popov. La mission exotérique et avancée de ces Esprits est de choisir la bonne compactification et, par la suite, de générer des solitons et du Chaos dans le monde compactifié.

Comment exactement cela se produit est une question très subtile et pas tout à fait claire ; J'essaierai de décrire ce processus aussi brièvement et clairement que possible, en omettant autant que possible les détails techniques.

Toutes les critiques sur Superstring Theory contiennent ce qu'on appelle. Théorème sur l'absence des esprits. Ce Théorème affirme que les Esprits, bien qu'ils déterminent le choix de l'étalonnage, n'influencent néanmoins pas directement les vibrations de la corde (les vibrations génératrices de matière). En d’autres termes, selon le théorème, le spectre de la corde ne contient pas d’Esprits, c’est-à-dire L'espace des Esprits est complètement séparé des émanations de la matière, et les Esprits ne sont rien de plus qu'un artefact de fixation d'étalonnage. On peut dire que ce sont des Esprits - conséquence de l'imperfection de l'observateur, qui n'a aucun rapport avec la dynamique de la corde. C’est un résultat classique, plus ou moins vrai dans de nombreux cas. Cependant, l’applicabilité de ce théorème est limitée, car toutes les preuves connues ne prennent pas en compte une nuance extrêmement importante. Cette nuance est liée à ce qu'on appelle. "violation de la symétrie des peintures".
Ce que c'est? Considérons une vibration arbitraire d'une corde : par exemple, une émanation de lumière (photon). Il s’avère qu’il existe plusieurs manières différentes de décrire cette émanation. À savoir, dans la théorie des cordes, les émanations sont décrites à l'aide de ce qu'on appelle. "opérateurs de sommets". Chaque émanation correspond à plusieurs opérateurs de sommets supposés équivalents. Ces opérateurs équivalents diffèrent les uns des autres par leurs « numéros spirituels », c'est-à-dire structure de Dukhov Faddeev-Popov.

Chacune de ces descriptions équivalentes de la même émanation est appelée une Image. Il existe ce qu'on appelle « sagesse conventionnelle », insistant sur l'équivalence des Peintures, c'est-à-dire opérateurs de sommets avec des nombres de vent différents. Cette hypothèse est connue sous le nom de « symétrie changeante des opérateurs de sommets ».

Cette « sagesse conventionnelle » est tacitement implicite dans la preuve du théorème d’absence. Cependant, une analyse plus approfondie montre que cette symétrie n’existe pas (plus précisément, elle existe dans certains cas et est brisée dans d’autres). En raison de la violation de la symétrie des images, le théorème mentionné ci-dessus est également violé dans un certain nombre de cas. Et cela signifie : les Esprits jouent un rôle direct dans les vibrations de la corde, les espaces de matière et les Esprits ne sont pas indépendants, mais sont entrelacés de la manière la plus subtile.

L'intersection de ces espaces joue un rôle crucial dans la compactification dynamique et la formation du Chaos. "
Une autre vision de la théorie des supercordes elementy.ru/trefil/21211
"Différentes versions de la théorie des cordes sont désormais considérées comme les principaux prétendants au titre de théorie universelle globale expliquant la nature de toutes choses. Et c'est une sorte de Saint Graal des physiciens théoriciens impliqués dans la théorie des particules élémentaires et de la cosmologie. La théorie universelle (également la théorie de toutes choses) ne contient que quelques équations qui combinent l'ensemble des connaissances humaines sur la nature des interactions et les propriétés des éléments fondamentaux de la matière à partir desquels l'Univers est construit. a été combiné avec le concept de supersymétrie, à la suite de quoi la théorie des supercordes est née, et c'est aujourd'hui le maximum qui a été atteint en termes d'unification de la théorie des quatre interactions principales (forces agissant dans). nature).
*****
Pour plus de clarté, les particules en interaction peuvent être considérées comme les « briques » de l’univers, et les particules porteuses peuvent être considérées comme du ciment.
*****
Dans le modèle standard, les quarks agissent comme des éléments constitutifs et les bosons de jauge, que ces quarks échangent entre eux, agissent comme des supports d'interaction. La théorie de la supersymétrie va encore plus loin et affirme que les quarks et les leptons eux-mêmes ne sont pas fondamentaux : ils sont tous constitués de structures de matière encore plus lourdes et non découvertes expérimentalement (blocs de construction), maintenues ensemble par un « ciment » encore plus solide de particules super-énergétiques. -porteurs d'interactions que les quarks composés de hadrons et de bosons. Naturellement, aucune des prédictions de la théorie de la supersymétrie n'a encore été testée en laboratoire, cependant, les composants hypothétiques cachés du monde matériel ont déjà des noms - par exemple, l'électron (le partenaire supersymétrique de l'électron), le squark, etc. L'existence de ces particules est cependant théorisée et prédite sans ambiguïté.
*****
L’image de l’Univers offerte par ces théories est cependant assez facile à visualiser. À des échelles de l'ordre de 10 à 35 m, soit 20 ordres de grandeur plus petites que le diamètre du même proton, qui comprend trois quarks liés, la structure de la matière diffère de ce à quoi nous sommes habitués, même au niveau élémentaire. particules. À de si petites distances (et à des énergies d'interaction si élevées que cela est inimaginable), la matière se transforme en une série d'ondes stationnaires de champ, semblables à celles excitées par les cordes des instruments de musique. Comme une corde de guitare, dans une telle corde, en plus de la tonalité fondamentale, de nombreuses harmoniques ou harmoniques peuvent être excitées. Chaque harmonique a son propre état énergétique. Selon le principe de relativité (voir Théorie de la relativité), l'énergie et la masse sont équivalentes, ce qui signifie que plus la fréquence de vibration de l'onde harmonique de la corde est élevée, plus son énergie est élevée et plus la masse de la particule observée est élevée.

Cependant, s'il est assez facile de visualiser une onde stationnaire dans une corde de guitare, les ondes stationnaires proposées par la théorie des supercordes sont difficiles à visualiser - le fait est que les vibrations des supercordes se produisent dans un espace qui a 11 dimensions. Nous sommes habitués à un espace à quatre dimensions, qui contient trois dimensions spatiales et une dimension temporelle (gauche-droite, haut-bas, avant-arrière, passé-futur). Dans l’espace des supercordes, les choses sont beaucoup plus compliquées (voir encadré). Les physiciens théoriciens contournent le problème délicat des dimensions spatiales « supplémentaires » en arguant qu’elles sont « cachées » (ou, en termes scientifiques, « compactées ») et ne sont donc pas observées aux énergies ordinaires.

Plus récemment, la théorie des cordes a été développée sous la forme de la théorie des membranes multidimensionnelles - essentiellement, ce sont les mêmes cordes, mais plates. Comme l’a plaisanté l’un de ses auteurs, les membranes diffèrent des ficelles à peu près de la même manière que les nouilles diffèrent des vermicelles.

C'est peut-être tout ce que l'on peut dire brièvement sur l'une des théories qui, non sans raison, prétendent aujourd'hui être la théorie universelle de la Grande Unification de toutes les interactions de forces. "
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D... Théorie des supercordes.
Une théorie universelle qui explique toutes les interactions physiques : elementy.ru/trefil/21216
« Il existe quatre forces fondamentales dans la nature, et tous les phénomènes physiques résultent d'interactions entre des objets physiques provoquées par une ou plusieurs de ces forces. Les quatre types d'interactions, par ordre décroissant de force, sont :

* forte interaction qui retient les quarks dans les hadrons et les nucléons dans le noyau atomique ;
* interaction électromagnétique entre charges électriques et aimants ;
* interaction faible, responsable de certains types de réactions de désintégration radioactive ; Et
* interaction gravitationnelle.

Dans la mécanique classique de Newton, toute force est simplement une force attractive ou répulsive qui provoque un changement dans la nature du mouvement d'un corps physique. Dans les théories quantiques modernes, cependant, le concept de force (aujourd’hui interprété comme l’interaction entre particules élémentaires) est interprété quelque peu différemment. L'interaction de force est désormais considérée comme le résultat de l'échange d'une particule porteuse d'interaction entre deux particules en interaction. Avec cette approche, l’interaction électromagnétique entre, par exemple, deux électrons est due à l’échange d’un photon entre eux, et de même, l’échange d’autres particules intermédiaires conduit à l’émergence de trois autres types d’interactions. (Voir le modèle standard pour plus de détails.)

De plus, la nature de l’interaction est déterminée par les propriétés physiques des particules porteuses. En particulier, la loi de la gravitation universelle de Newton et la loi de Coulomb ont la même formulation mathématique précisément parce que dans les deux cas, les porteurs d'interaction sont des particules dépourvues de masse au repos. Les interactions faibles n'apparaissent qu'à des distances extrêmement courtes (en fait, uniquement à l'intérieur du noyau atomique), car leurs porteurs - les bosons de jauge - sont des particules très lourdes. Les interactions fortes n’apparaissent également qu’à des distances microscopiques, mais pour une raison différente : il s’agit ici de « capture de quarks » à l’intérieur des hadrons et des fermions (voir Modèle standard).

Les étiquettes optimistes de « théorie universelle », « théorie du tout », « théorie grande unifiée » et « théorie ultime » sont désormais utilisées pour toute théorie qui tente d'unifier les quatre interactions, les considérant comme différentes manifestations d'une seule et grande force. . Si cela était possible, l’image de la structure du monde serait simplifiée à l’extrême. Toute matière serait constituée uniquement de quarks et de leptons (voir Modèle standard), et des forces d'une seule nature agiraient entre toutes ces particules. Les équations décrivant les interactions fondamentales entre elles seraient si courtes et si claires qu’elles pourraient tenir sur une carte postale, tout en décrivant essentiellement la base de chaque processus observé dans l’Univers. Selon le lauréat du prix Nobel, le physicien théoricien américain Steven Weinberg (1933-1996), « il s’agirait d’une théorie profonde, à partir de laquelle le modèle d’interférence de la structure de l’univers rayonnerait comme des flèches dans toutes les directions, et sans fondements théoriques plus profonds ». sera nécessaire à l’avenir. » Comme le montrent les modes subjonctifs continus de la citation, une telle théorie n’existe toujours pas. Il ne nous reste plus qu'à esquisser les contours approximatifs du processus qui peut conduire à l'élaboration d'une théorie aussi globale.
~
Toutes les théories de l'unification partent du fait qu'à des énergies d'interaction suffisamment élevées entre particules (lorsqu'elles ont une vitesse proche de la vitesse limite de la lumière), « la glace fond », la frontière entre les différents types d'interactions s'efface, et toutes les forces commencer à agir de manière égale. De plus, les théories prédisent que cela ne se produit pas simultanément pour les quatre forces, mais progressivement, à mesure que les énergies d’interaction augmentent.

Le seuil d’énergie le plus bas auquel peut se produire la première fusion de forces de différents types est extrêmement élevé, mais il est déjà à la portée des accélérateurs les plus modernes. Les énergies des particules dans les premiers stades du Big Bang étaient extrêmement élevées (voir aussi Early Universe). Au cours des 10 à 10 premières secondes, ils ont assuré l’unification des forces nucléaires et électromagnétiques faibles en interaction électrofaible. Ce n’est qu’à partir de ce moment que les quatre forces que nous connaissions se sont finalement séparées. Jusqu’à présent, il n’existait que trois forces fondamentales : les interactions fortes, électrofaibles et gravitationnelles.
~
La prochaine unification se produit à des énergies bien au-delà de celles réalisables dans les laboratoires terrestres - elles existaient dans l'Univers au cours des 10e (-35) premières de son existence. A partir de ces énergies, l’interaction électrofaible se combine avec l’interaction forte. Les théories qui décrivent le processus d'une telle unification sont appelées théories de la grande unification (GUT). Il est impossible de les tester dans des conditions expérimentales, mais ils prédisent bien le déroulement d'un certain nombre de processus se produisant à des énergies plus basses, ce qui constitue une confirmation indirecte de leur véracité. Cependant, au niveau OTC, notre capacité à tester les théories universelles est épuisée. Commence ensuite le domaine des théories de superunification (SUT) ou théories universelles - et à la simple évocation de celles-ci, une étincelle s'allume dans les yeux des physiciens théoriciens. Un TSR cohérent permettrait d’unifier la gravité avec une seule interaction forte-électrofaible, et la structure de l’Univers recevrait l’explication la plus simple possible. »
La recherche par l'homme de lois et de formules expliquant tous les phénomènes physiques est notée. Cette recherche inclut les processus au niveau micro et ceux au niveau macro. Ils diffèrent par la force ou l’énergie échangée.
L'interaction au niveau du champ magnétique est décrite par l'électromagnétisme.

"Électromagnétisme*

L'étude des phénomènes électromagnétiques a commencé avec la découverte d'Oersted. En 1820, Oersted montra qu’un fil parcouru par un courant électrique faisait dévier une aiguille magnétique. Il a examiné cet écart en détail du point de vue qualitatif, mais n'a pas donné de règle générale permettant de déterminer la direction de l'écart dans chaque cas individuel. Après Oersted, les découvertes se succèdent. Ampère (1820) publie ses travaux sur l'action du courant sur le courant ou du courant sur un aimant. Ampère a une règle générale pour l'action du courant sur une aiguille magnétique : si vous vous imaginez situé dans un conducteur face à l'aiguille magnétique et, de plus, pour que le courant soit dirigé des jambes vers la tête, alors le pôle nord dévie vers la gauche. Nous verrons ensuite qu'Ampère réduit les phénomènes électromagnétiques à des phénomènes électrodynamiques (1823). Les travaux d'Arago remontent également à 1820, qui remarqua qu'un fil dans lequel circule un courant électrique attirait la limaille de fer. Il fut le premier à magnétiser des fils de fer et d'acier en les plaçant à l'intérieur d'une bobine de fils de cuivre à travers laquelle passait le courant. Il a également réussi à magnétiser une aiguille en la plaçant dans une bobine et en déchargeant un pot de Leyde à travers la bobine. Indépendamment d'Arago, la magnétisation de l'acier et du fer par le courant a été découverte par Davy.

Les premières déterminations quantitatives de l'effet du courant sur un aimant remontent également à 1820 et appartiennent à Biot et Savart.
Si vous renforcez une petite aiguille magnétique sn à proximité d'un long conducteur vertical AB et staticisez le champ terrestre avec un aimant NS (Fig. 1), vous trouverez ce qui suit :

1. Lorsque le courant traverse un conducteur, l'aiguille magnétique est réglée avec sa longueur perpendiculaire à la perpendiculaire abaissée du centre de l'aiguille sur le conducteur.

2. La force agissant sur l'un ou l'autre pôle n et s est perpendiculaire au plan tracé par le conducteur et ce pôle

3. La force avec laquelle un courant donné traversant un très long conducteur droit agit sur une aiguille magnétique est inversement proportionnelle à la distance entre le conducteur et l'aiguille magnétique.

Toutes ces observations et d'autres peuvent être déduites de la loi des quantités élémentaires suivante, dite loi de Laplace-Biot-Savart :

dF = k(imSin θ ds)/r2, (1),

où dF est l'action de l'élément actuel sur le pôle magnétique ; je - force actuelle; m est la quantité de magnétisme, θ est l'angle que fait la direction du courant dans l'élément avec la ligne reliant le pôle à l'élément actuel ; ds est la longueur de l'élément actuel ; r est la distance de l'élément en question au pôle ; k - coefficient de proportionnalité.

Sur la base de la loi selon laquelle l'action est égale à la réaction, Ampère a conclu que le pôle magnétique doit agir sur l'élément actuel avec la même force

dФ = k(imSin θ ds)/r2, (2)

directement opposée en direction à la force dF, qui agit également dans la même direction en faisant un angle droit avec le plan passant par le pôle et l'élément donné. Bien que les expressions (1) et (2) soient en bon accord avec les expériences, elles doivent néanmoins être considérées non pas comme une loi de la nature, mais comme un moyen pratique de décrire l'aspect quantitatif des processus. La raison principale en est que nous ne connaissons aucun courant autre que les courants fermés, et donc l'hypothèse de l'élément courant est fondamentalement incorrecte. De plus, si l'on ajoute aux expressions (1) et (2) quelques fonctions limitées uniquement par la condition que leur intégrale le long d'un contour fermé soit égale à zéro, alors l'accord avec les expériences n'en sera pas moins complet.

Tous les faits ci-dessus conduisent à la conclusion que le courant électrique provoque un champ magnétique autour de lui. Pour la force magnétique de ce champ, toutes les lois valables pour un champ magnétique en général doivent être valables. En particulier, il est tout à fait approprié d’introduire la notion de lignes de champ magnétique provoquées par le courant électrique. Dans ce cas, la direction des lignes de force peut être déterminée de la manière habituelle à l'aide de limaille de fer. Si vous faites passer un fil vertical avec du courant à travers une feuille de carton horizontale et que vous saupoudrez de sciure de bois sur le carton, alors lorsque vous tapotez légèrement, la sciure sera disposée en cercles concentriques, si seulement le conducteur est suffisamment long.
Puisque les lignes de force autour du fil sont fermées et que la ligne de force détermine le chemin le long duquel une unité de magnétisme se déplacerait dans un champ donné, il est clair qu'il est possible de faire tourner le pôle magnétique autour du courant. . Le premier appareil dans lequel une telle rotation était effectuée a été construit par Faraday. Évidemment, la force du courant peut être jugée par la force du champ magnétique. Nous allons maintenant aborder cette question.

En considérant le potentiel magnétique d’un très long courant rectiligne, on peut facilement prouver que ce potentiel est multivalué. En un point donné, il peut avoir un nombre infini de valeurs différentes, différant les unes des autres de 4 kmi π, où k est un coefficient, les lettres restantes sont connues. Ceci explique la possibilité d'une rotation continue du pôle magnétique autour du courant. 4 kmi π est le travail effectué lors d'un tour de pôle ; elle est extraite de l'énergie de la source de courant. Le cas du courant fermé est particulièrement intéressant. On peut imaginer un courant fermé sous la forme d'une boucle réalisée sur un fil dans laquelle circule du courant. La boucle a une forme arbitraire. Les deux extrémités de la boucle sont enroulées en un faisceau (cordon) et vont vers un élément distant.

Qu’est-ce qui fait que certains métaux sont attirés par un aimant ? Pourquoi un aimant n'attire-t-il pas tous les métaux ? Pourquoi un côté d’un aimant attire-t-il et l’autre repousse-t-il le métal ? Et qu’est-ce qui rend les métaux néodyme si résistants ?

Afin de répondre à toutes ces questions, il faut d’abord définir l’aimant lui-même et comprendre son principe. Les aimants sont des corps qui ont la capacité d’attirer des objets en fer et en acier et d’en repousser d’autres grâce à l’action de leur champ magnétique. Les lignes de champ magnétique partent du pôle sud de l’aimant et sortent du pôle nord. Un aimant permanent ou dur crée constamment son propre champ magnétique. Un électro-aimant ou un aimant doux peut créer des champs magnétiques uniquement en présence d'un champ magnétique et seulement pendant une courte période lorsqu'il se trouve dans la zone d'action d'un champ magnétique particulier. Les électroaimants créent des champs magnétiques uniquement lorsque l'électricité passe à travers le fil de la bobine.

Jusqu'à récemment, tous les aimants étaient fabriqués à partir d'éléments métalliques ou d'alliages. La composition de l’aimant déterminait sa puissance. Par exemple:

Les aimants en céramique, comme ceux utilisés dans les réfrigérateurs et pour réaliser des expériences primitives, contiennent du minerai de fer en plus des matériaux composites céramiques. La plupart des aimants en céramique, également appelés aimants en fer, n’ont pas beaucoup de force d’attraction.

Les "aimants Alnico" sont constitués d'alliages d'aluminium, de nickel et de cobalt. Ils sont plus puissants que les aimants en céramique, mais bien plus faibles que certains éléments rares.

Les aimants en néodyme sont composés de fer, de bore et de l'élément néodyme, que l'on trouve rarement dans la nature.

Les aimants au cobalt-samarium comprennent le cobalt et le samarium, un élément rare. Au cours des dernières années, les scientifiques ont également découvert des polymères magnétiques, également appelés aimants en plastique. Certains d'entre eux sont très flexibles et en plastique. Cependant, certains ne fonctionnent qu’à des températures extrêmement basses, tandis que d’autres ne peuvent soulever que des matériaux très légers, comme la limaille de métal. Mais pour avoir les propriétés d’un aimant, chacun de ces métaux a besoin d’une force.

Fabriquer des aimants

De nombreux appareils électroniques modernes sont basés sur des aimants. L'utilisation d'aimants pour la production d'appareils a commencé relativement récemment, car les aimants qui existent dans la nature n'ont pas la force nécessaire pour faire fonctionner l'équipement, et ce n'est que lorsque les gens ont réussi à les rendre plus puissants qu'ils sont devenus un élément indispensable de la production. Ironstone, un type de magnétite, est considéré comme l’aimant le plus puissant trouvé dans la nature. Il est capable d'attirer de petits objets tels que des trombones et des agrafes.

Au XIIe siècle, les gens ont découvert que le minerai de fer pouvait être utilisé pour magnétiser les particules de fer. C'est ainsi que les gens ont créé la boussole. Ils ont également remarqué que si vous déplacez constamment un aimant le long d’une aiguille en fer, l’aiguille devient magnétisée. L'aiguille elle-même est tirée dans une direction nord-sud. Plus tard, le célèbre scientifique William Gilbert a expliqué que le mouvement de l'aiguille magnétisée dans la direction nord-sud est dû au fait que notre planète Terre est très similaire à un énorme aimant à deux pôles - les pôles nord et sud. L’aiguille de la boussole n’est pas aussi puissante que la plupart des aimants permanents utilisés aujourd’hui. Mais le processus physique qui magnétise les aiguilles d’une boussole et les morceaux d’alliage de néodyme est presque le même. Il s'agit de régions microscopiques appelées domaines magnétiques, qui font partie de la structure des matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le cobalt et le nickel. Chaque domaine est un petit aimant séparé avec un pôle nord et un pôle sud. Dans les matériaux ferromagnétiques non magnétisés, chacun des pôles nord pointe dans une direction différente. Les domaines magnétiques pointant dans des directions opposées s’annulent, de sorte que le matériau lui-même ne produit pas de champ magnétique.

Dans les aimants, en revanche, pratiquement tous, ou du moins la plupart, des domaines magnétiques pointent dans une seule direction. Au lieu de s’annuler, les champs magnétiques microscopiques se combinent pour créer un grand champ magnétique. Plus il y a de domaines pointant dans la même direction, plus le champ magnétique est fort. Le champ magnétique de chaque domaine s'étend de son pôle nord à son pôle sud.

Cela explique pourquoi, si vous cassez un aimant en deux, vous obtenez deux petits aimants avec des pôles nord et sud. Cela explique également pourquoi les pôles opposés s'attirent : des lignes de force sortent du pôle nord d'un aimant et pénètrent dans le pôle sud de l'autre, provoquant l'attraction des métaux et créant un aimant plus grand. La répulsion se produit selon le même principe : les lignes de force se déplacent dans des directions opposées et, à la suite d'une telle collision, les aimants commencent à se repousser.

Fabriquer des aimants

Pour fabriquer un aimant, il suffit de « diriger » les domaines magnétiques du métal dans une direction. Pour ce faire, vous devez magnétiser le métal lui-même. Considérons à nouveau le cas d'une aiguille : si l'aimant est constamment déplacé dans une direction le long de l'aiguille, la direction de toutes ses zones (domaines) est alignée. Cependant, vous pouvez aligner les domaines magnétiques d'autres manières, par exemple :

Placez le métal dans un champ magnétique puissant dans une direction nord-sud. -- Déplacez l'aimant dans une direction nord-sud, en le frappant constamment avec un marteau, en alignant ses domaines magnétiques. -- Faire passer un courant électrique à travers l'aimant.

Les scientifiques suggèrent que deux de ces méthodes expliquent comment les aimants naturels se forment dans la nature. D'autres scientifiques affirment que le minerai de fer magnétique ne devient un aimant que lorsqu'il est frappé par la foudre. D'autres encore pensent que le minerai de fer dans la nature s'est transformé en aimant au moment de la formation de la Terre et a survécu jusqu'à ce jour.

La méthode la plus courante de fabrication d’aimants aujourd’hui consiste à placer du métal dans un champ magnétique. Le champ magnétique tourne autour de l'objet donné et commence à aligner tous ses domaines. Cependant, à ce stade, il peut y avoir un décalage dans l’un de ces processus liés, appelé hystérésis. Cela peut prendre plusieurs minutes pour que les domaines changent de direction dans une direction. Voici ce qui se passe au cours de ce processus : les régions magnétiques commencent à tourner, s'alignant le long de la ligne de champ magnétique nord-sud.

Les zones déjà orientées nord-sud s’agrandissent, tandis que les zones environnantes deviennent plus petites. Les murs du domaine, les frontières entre les domaines voisins, s'étendent progressivement, entraînant l'agrandissement du domaine lui-même. Dans un champ magnétique très puissant, certaines parois de domaine disparaissent complètement.

Il s’avère que la puissance de l’aimant dépend de la quantité de force utilisée pour changer la direction des domaines. La force des aimants dépend de la difficulté à aligner ces domaines. Les matériaux difficiles à magnétiser conservent leur magnétisme plus longtemps, tandis que les matériaux faciles à magnétiser ont tendance à se démagnétiser rapidement.

Vous pouvez réduire la force d’un aimant ou le démagnétiser complètement si vous dirigez le champ magnétique dans la direction opposée. Vous pouvez également démagnétiser un matériau si vous le chauffez jusqu'au point de Curie, c'est-à-dire la limite de température de l'état ferroélectrique à laquelle le matériau commence à perdre son magnétisme. La température élevée démagnétise le matériau et excite les particules magnétiques, perturbant l'équilibre des domaines magnétiques.

Transporter des aimants

De grands aimants puissants sont utilisés dans de nombreux domaines de l'activité humaine, depuis l'enregistrement de données jusqu'à la conduite du courant dans les fils. Mais la principale difficulté lors de leur utilisation pratique réside dans la manière de transporter les aimants. Pendant le transport, les aimants peuvent endommager d'autres objets, ou d'autres objets peuvent les endommager, ce qui rend leur utilisation difficile, voire pratiquement impossible. De plus, les aimants attirent en permanence divers débris ferromagnétiques, dont il est alors très difficile et parfois dangereux de se débarrasser.

Par conséquent, pendant le transport, de très gros aimants sont placés dans des boîtes spéciales ou des matériaux ferromagnétiques sont simplement transportés, à partir desquels les aimants sont fabriqués à l'aide d'un équipement spécial. Essentiellement, un tel équipement est un simple électro-aimant.

Pourquoi les aimants « collent » les uns aux autres ?

Vous savez probablement grâce à vos cours de physique que lorsqu’un courant électrique traverse un fil, il crée un champ magnétique. Dans les aimants permanents, un champ magnétique est également créé par le mouvement d’une charge électrique. Mais le champ magnétique dans les aimants n'est pas formé en raison du mouvement du courant à travers les fils, mais en raison du mouvement des électrons.

Beaucoup de gens croient que les électrons sont de minuscules particules qui gravitent autour du noyau d’un atome, comme les planètes en orbite autour du soleil. Mais comme l’expliquent les physiciens quantiques, le mouvement des électrons est bien plus complexe que cela. Premièrement, les électrons remplissent les orbitales en forme de coquille d’un atome, où ils se comportent à la fois comme des particules et des ondes. Les électrons ont une charge et une masse et peuvent se déplacer dans différentes directions.

Et bien que les électrons d’un atome ne se déplacent pas sur de longues distances, un tel mouvement suffit à créer un minuscule champ magnétique. Et comme les électrons appariés se déplacent dans des directions opposées, leurs champs magnétiques s’annulent. Dans les atomes des éléments ferromagnétiques, au contraire, les électrons ne sont pas appariés et se déplacent dans une seule direction. Par exemple, le fer possède jusqu’à quatre électrons non connectés qui se déplacent dans une direction. Parce qu’ils n’ont pas de champ résistant, ces électrons ont un moment magnétique orbital. Un moment magnétique est un vecteur qui a sa propre amplitude et sa propre direction.

Dans les métaux tels que le fer, le moment magnétique orbital amène les atomes voisins à s’aligner le long des lignes de force nord-sud. Le fer, comme les autres matériaux ferromagnétiques, possède une structure cristalline. En refroidissant après le processus de coulée, des groupes d’atomes provenant d’orbites parallèles s’alignent au sein de la structure cristalline. C'est ainsi que se forment les domaines magnétiques.

Vous avez peut-être remarqué que les matériaux qui composent de bons aimants sont également capables d’attirer eux-mêmes les aimants. Cela se produit parce que les aimants attirent les matériaux contenant des électrons non appariés qui tournent dans la même direction. En d’autres termes, la qualité qui transforme un métal en aimant attire également le métal vers les aimants. De nombreux autres éléments sont diamagnétiques : ils sont constitués d’atomes non appariés qui créent un champ magnétique qui repousse légèrement un aimant. Plusieurs matériaux n’interagissent pas du tout avec les aimants.

Mesure du champ magnétique

Vous pouvez mesurer le champ magnétique à l'aide d'instruments spéciaux, tels qu'un fluxmètre. Il peut être décrit de plusieurs manières : -- Les lignes de champ magnétique sont mesurées en webers (WB). Dans les systèmes électromagnétiques, ce flux est comparé au courant.

L'intensité du champ, ou densité de flux, est mesurée en Tesla (T) ou en Gauss (G). Une Tesla équivaut à 10 000 Gauss.

L’intensité du champ peut également être mesurée en webers par mètre carré. -- L'amplitude du champ magnétique est mesurée en ampères par mètre ou oersteds.

Mythes sur l'aimant

Nous travaillons avec des aimants toute la journée. On en trouve par exemple dans les ordinateurs : le disque dur enregistre toutes les informations à l'aide d'un aimant, et les aimants sont également utilisés dans de nombreux écrans d'ordinateur. Les aimants font également partie intégrante des téléviseurs à tube cathodique, des haut-parleurs, des microphones, des générateurs, des transformateurs, des moteurs électriques, des cassettes, des boussoles et des compteurs de vitesse automobiles. Les aimants ont des propriétés étonnantes. Ils peuvent induire du courant dans les fils et faire tourner le moteur électrique. Un champ magnétique suffisamment puissant peut soulever de petits objets ou même de petits animaux. Les trains à sustentation magnétique développent une vitesse élevée uniquement grâce à la poussée magnétique. Selon le magazine Wired, certaines personnes insèrent même de minuscules aimants en néodyme dans leurs doigts pour détecter les champs électromagnétiques.

Les appareils d'imagerie par résonance magnétique, qui fonctionnent grâce à un champ magnétique, permettent aux médecins d'examiner les organes internes des patients. Les médecins utilisent également des champs électromagnétiques pulsés pour voir si les os brisés guérissent correctement après un impact. Un champ électromagnétique similaire est utilisé par les astronautes qui restent longtemps en apesanteur afin d’éviter les tensions musculaires et les fractures osseuses.

Les aimants sont également utilisés en pratique vétérinaire pour soigner les animaux. Par exemple, les vaches souffrent souvent de réticulopéricardite traumatique, une maladie complexe qui se développe chez ces animaux, qui avalent souvent de petits objets métalliques avec leur nourriture qui peuvent endommager les parois de l'estomac, les poumons ou le cœur de l'animal. Par conséquent, souvent avant de nourrir les vaches, les agriculteurs expérimentés utilisent un aimant pour nettoyer leur nourriture des petites parties non comestibles. Toutefois, si la vache a déjà ingéré des métaux nocifs, l’aimant lui est alors donné avec sa nourriture. Des aimants alnico longs et fins, également appelés « aimants pour vaches », attirent tous les métaux et les empêchent d'endommager l'estomac de la vache. De tels aimants aident vraiment à guérir un animal malade, mais il est toujours préférable de s’assurer qu’aucun élément nocif ne pénètre dans la nourriture de la vache. Quant aux humains, il est contre-indiqué d'avaler des aimants, car une fois qu'ils pénètrent dans différentes parties du corps, ils seront toujours attirés, ce qui peut conduire à un blocage du flux sanguin et à la destruction des tissus mous. Par conséquent, lorsqu’une personne avale un aimant, elle a besoin d’une intervention chirurgicale.

Certaines personnes pensent que la thérapie magnétique est l’avenir de la médecine car c’est l’un des traitements les plus simples mais efficaces pour de nombreuses maladies. De nombreuses personnes sont déjà convaincues de l’action d’un champ magnétique dans la pratique. Les bracelets magnétiques, les colliers, les oreillers et bien d'autres produits similaires sont meilleurs que les pilules pour traiter une grande variété de maladies, de l'arthrite au cancer. Certains médecins pensent également qu'un verre d'eau magnétisée, à titre préventif, peut éliminer l'apparition de la plupart des affections désagréables. Aux États-Unis, environ 500 millions de dollars sont dépensés chaque année en thérapie magnétique, et les gens du monde entier dépensent en moyenne 5 milliards de dollars pour ce type de traitement.

Les partisans de la thérapie magnétique ont des interprétations différentes de l’utilité de cette méthode de traitement. Certains disent que l’aimant est capable d’attirer le fer contenu dans l’hémoglobine du sang, améliorant ainsi la circulation sanguine. D'autres prétendent que le champ magnétique modifie d'une manière ou d'une autre la structure des cellules voisines. Mais en même temps, des études scientifiques n'ont pas confirmé que l'utilisation d'aimants statiques puisse soulager une personne de la douleur ou guérir une maladie.

Certains partisans suggèrent également que tout le monde utilise des aimants pour purifier l’eau de leur maison. Comme le disent les fabricants eux-mêmes, les grands aimants peuvent purifier l’eau dure en éliminant tous les alliages ferromagnétiques nocifs. Cependant, les scientifiques affirment que ce ne sont pas les ferromagnétiques qui rendent l’eau dure. De plus, deux années d’utilisation pratique des aimants n’ont montré aucun changement dans la composition de l’eau.

Mais même s’il est peu probable que les aimants aient un effet curatif, ils méritent néanmoins d’être étudiés. Qui sait, peut-être qu’à l’avenir nous découvrirons les propriétés utiles des aimants.