Физхимия давно известного эксперимента

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Физхимия давно известного эксперимента

Канарёв Ф.М.

Анонс

Учёные из университета Тель-Авива (Tel Aviv University) поставили несколько экспериментов, проявивших левитационные (парение в воздухе над магнитами) способности сверхпроводников. Это явление давно используется в подшипниках гироскопов навигационных систем ракет.

 Израильтяне создали свои летающие диски из кристаллов сапфира (брались пластинки толщиной 0,5 миллиметра), покрытого слоем сверхпроводящей керамики (оксид иттрия бария меди -- YBa2Cu3O7-x) толщиной около 1 микрометра. В сверхпроводящее состояние этот материал переходит при охлаждении ниже минус 185 °C, для чего используется жидкий азот. Весь диск упаковывается в пластик (рис. 1).

Рис. 1 Фото из видео фильма http://mobilochko.ru/blog/43007741128/Izrailtyane-udivili-publiku-kvantovoy-levitatsiey

Итак, представлено давно известное свойство сверхпроводников парить в воздухе над магнитами при абсолютном непонимании физхимии наблюдаемого явления.

Прежде всего, сверхпроводник удерживается над магнитом в результате взаимодействия двух сил, распределенных вдоль поверхности сверхпроводника. Одни силы сближают сверхпроводник с магнитом, а другие ограничивают это сближение. Это главный принцип взаимодействия электронов с протонами ядер атомов и с валентными электронами атомов в молекулах и валентных электронов молекул в кластерах, следующий из новой теории микромира [1]. Заслуга израильских экспериментаторов несомненна. Им удалось продемонстрировать принцип одновременного действия сил, которые сближают тела и ограничивают их сближение в увеличенном масштабе просто, наглядно и убедительно. Однако физика и химия показанного явления неведома им. Поясним кратко суть их экспериментов.

На рис. 2 представлена модель атома водорода. Его электрон взаимодействует с протоном линейно. Он начинает сближение с протоном со 108-го энергетического уровня и, приближаясь к нему ступенчато, излучает фотоны и формирует спектральные линии. В молекуле водорода (рис. 3) электроны его атомов находятся между 2-ми и 3-ми энергетическими уровнями при обычной температуре [1].

Электрон атома водорода сближают с протоном разноимённые электрические заряды, а ограничивают их сближение одноимённые магнитные полюса (рис. 2). Когда взаимодействуют два электрона (рис. 3), то их сближают разноимённые магнитные полюса, а ограничивают сближение одноимённые электрические заряды [1].

Рис. 2 Теоретическая модель атома водорода и его размеры в невозбуждённом состоянии

Рис. 3 Схема молекулы водорода : а), b) - ортоводород; c) - параводород

На рис. 4 - схема молекулы лития с энергией связи 1,2eV между валентными электронами [1].

Рис. 4 Схема молекулы лития

На рис. 5, а - ядро атома меди. С каждым протоном ядра, которые расположены на его поверхности, взаимодействует линейно электрон. Все они, кроме валентных электронов, имеют близкие энергии связи с протонами и поэтому, формируют поверхность атома, похожую на поверхность одуванчика (рис. 5, b).

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис. 5 Схемы ядра и атома меди а) модель ядра атома меди б. архитектоника поверхности многоэлектронного атома; е1 и е2 - примеры валентных электронов

Линейное взаимодействие электронов с протонами ядер - уже экспериментальный факт, зафиксированный европейскими исследователями на фотографии кластера бензола (рис. 6) [1].

левитационный сверхпроводник сапфир кристалл

Рис. 6 а), с) - фото кластера бензола; b) и d) - компьютерная обработка фото кластеров бензола; e) - теоретическая молекула бензола ; j) - теоретическая структура кластера бензола

С уменьшением температуры электроны атомов опускаются линейно на нижние энергетические уровни, ближе к ядрам атомов. Однако у валентных электронов существуют естественные ограничения для такого сближения, обусловленные энергиями связей между ними (рис. 4 и 7). Те же электроны, которые не являются валентными, то есть не имеют связей с электронами соседних атомов, лишены жёстких ограничений в приближении к протонам ядер. В результате, они опускаются на самые нижние энергетические уровни, освобождая пространство между атомами в молекулах. Так в молекулах и кластерах охлаждённого тела увеличивается объём свободного пространства для движения свободных электронов, что и порождает явление, названное сверхпроводимостью (рис. 7).

На поверхности такого тела (рис. 1) картина другая, электроны поглощают тепловые фотоны окружающей среды и переходят на более высокие энергетические уровни и своими одноимёнными магнитными полями формируют магнитное поле на поверхности такого сверхпроводника (рис. 1). В результате суммарное магнитное поле, сформированное электронами, выходит далеко за пределы поверхности сверхпроводника и легко взаимодействует с внешним магнитным полем постоянного магнита противоположной полярности (рис. 1). Так на поверхности сверхпроводника формируется два поля: магнитное и электрическое. Такие же два поля и у постоянного магнита. В результате разноимённые магнитные поля двух тел сближают их, а одноимённые электрические поля ограничивают это сближение.

Рис. 7 Схема формирования связей между валентными электронами атомов молекулы сложного химического элемента

Далее, если магнит один, то сверхпроводник, удерживаясь им, может только вращаться. Для перемещения сверхпроводника нужно дискретное магнитное поле, то есть магнитное поле, состоящее из многих отдельных магнитов. Нетрудно понимать, что валентные электроны сближают разноимённые магнитные полюса, а ограничивают их сближение одноимённые электрические заряды. Из этого следует, что на поверхности тела электроны его атомов и молекул могут формировать магнитное поле одной полярности (рис. 7), которое и взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита (рис. 1).

В состав сверхпроводника входит кремний. Структуры его ядер показаны на рис. 8.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис. 8 Структуры ядер атома кремния

Архитектоника пространственного ядра атома кремния (рис. 8, b) свидетельствует о наличии между его протонами (они белого цвета) и нейтронами (они серого и тёмного цветов) достаточного свободного пространства. Так как с каждым протоном ядра линейно взаимодействует электрон, то атомы кремния с таким ядром, а также кластеры молекул кремния имеют достаточно свободного пространства, которое позволяет свободным электронам беспрепятственно двигаться в нём, когда он находится при низкой температуре.

Заключение

Мы представили очень краткое описание сложного явления левитации сверхпроводника над поверхностью магнита. Детали этого процесса описаны в трех томах монографии «Начала физхимии микромира» [1].

Литература

1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Монография в трех томах. 15-е издание.http://www.micro-world.su/ Папка «Монографии».

2. ВИДЕО - ЛЕВИТАЦИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВ. http://www.micro-world.su/ Папка «ВИДЕО».

Размещено на Allbest.ru