|
|
|
Γιατί βουίζουν οι μετασχηματιστές;Συχνές ερωτήσεις, Ιανουάριος 2005 |
Ελβετοί επιστήμονες εξήγησαν για πρώτη φορά σε μικροσκοπικό επίπεδο, γιατί οι μεγάλοι μετασχηματιστές που μετασχηματίζουν το εναλλασσόμενο ρεύμα από υψηλότερη σε χαμηλότερη τάση κάνουν κάποιο βόμβο όταν λειτουργούν Όταν το ρεύμα αντιστρέφει την πολικότητά του 50 φορές το δευτερόλεπτο, ο σιδερένιος πυρήνας του μετασχηματιστή παθαίνει μαγνητοσυστολή δύο φορές σε κάθε κύκλο του ρεύματος. Με άλλα λόγια, 100 φορές το δευτερόλεπτο, τα επαγόμενα πεδία κάνουν τον πυρήνα να μεταβάλλει το μέγεθός του ελαφρά, - ένας πυρήνας μεγέθους ενός μέτρου διαστέλλεται ή συστέλλεται μόνο κατά ένα μικρόμετρο - αλλά έστω και αυτή η μικρή διαστολή είναι ικανή να παράγει ένα βόμβο συχνότητας 100 Hz. (Η ίδια η Γη είναι ένας μαγνήτης. Εξαιτίας του δικού της μαγνητικού πεδίου, η διάμετρος της Γης μεταβάλλεται συστελλόμενη κατά 10 cm. Αν υποτεθεί ότι μηδενιζόταν το γήινο μαγνητικό πεδίο η Γη θα επανερχόταν στο κανονικό της μέγεθος, το εμβαδόν της επιφανείας της θα αυξανόταν τότε κατά περίπου 10 τετραγωνικά χιλιόμετρα.) Η νέα πειραματική δουλειά διερευνά θεωρίες που ανάγονται στην εποχή του Werner Heisenberg την δεκαετία του 1920, για το πως προκύπτει η συστολή από τις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις (ανταλλαγή σπιν) μεταξύ των ζευγών των ατόμων (διμερή), τα οποία έχουν ένα κοινό ηλεκτρόνιο. Τα δύο μαγνητικά ιόντα προσπαθούν με την αλληλεπίδρασή τους αυτή να πλησιάσουν μεταξύ τους. Ο σίδηρος δεν είναι το πιο κατάλληλο υλικό για τη μελέτη του φαινομένου, και οι Ελβετοί επιστήμονες του εργαστηρίου ΕΤΗ της Ζυρίχης και του πανεπιστημίου της Βέρνης, χρησιμοποιούν ένα άλλο μαγνητικό άτομο, αυτό του μαγγανίου. Το Mn είναι ένα κοινό υλικό που χρησιμοποιείται σε συστήματα που εμφανίζουν μαγνητοαντίσταση και χρησιμεύουν για αποθήκευση δεδομένων στους περισσότερους σκληρούς δίσκους. Σε ένα καθαρό κρύσταλλο, τα άτομα του Mn θα διαταχθούν συνήθως σε ατελείωτες ευθείες αλυσίδες. Αλλά στο πείραμα αυτό τα άτομα του Mn είναι απομονωμένα, ανά δυάδες, ενώ μεταξύ τους παρεμβάλλονται πολλά άτομα μαγνησίου. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να μεταβάλλουν εξασθενίζοντας όσο επιθυμούν τις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων του Mn. Η ισχύς αυτών των αλληλεπιδράσεων (η για να είμαστε πιο ακριβείς, τα
ενεργειακά επίπεδα που καταλαμβάνουν τα διεγερμένα από την αλληλεπίδραση άτομα του
μαγγανίου), μετρείται με σκέδαση μιας δέσμης νετρονίων από το δείγμα. Η διαδικασία αυτή
αποτελεί τη μέθοδο φασματοσκοπίας νετρονίων. Η μαγνητοσυστολή που παρατηρήθηκε μοιάζει
με τη συστολή που παρατηρείται σε μακροσκοπικό επίπεδο, αλλά διαφέρει σημαντικά από την
πρόβλεψη του απλού μοντέλου του Heisenberg. |