Najpierw siła Lorentza. Siła, która uniemożliwia naładowanej cząstce poruszanie się po prostych ścieżkach w polu magnetycznym. Siła, która zakrzywia trajektorie naładowanych cząstek w komorze chmurowej i pozwala badaczowi określić prędkość i ładunek cząstek.
Skąd się biorą te skręty i loki? Spójrz na rysunek: siła Lorentza jest zawsze skierowana w taki sposób, że jej wektor tworzy kąt prosty z kierunkami prędkości cząstki i pola magnetycznego. Dzięki temu może pełnić rolę siły dośrodkowej niezbędnej do ruchu po okręgu. W ten sposób poruszają się cząstki.
W komorze chmurowej wypełnionej rozrzedzonym gazem cząstki mogą swobodnie poruszać się po dziwacznych trajektoriach. A co w stanie stałym? Czy na przykład siła Lorentza może spowodować obrót swobodnego elektronu w metalu, jeśli metal zostanie umieszczony w silnym polu magnetycznym? Wydawałoby się, że ruch termiczny wytrąci elektron z toru kołowego. Jednak tę przeszkodę można ominąć, ochładzając metal: zimno zahamuje ruch termiczny.
A wtedy ujawni się ciekawe zjawisko: metal przestaje być przewodnikiem prądu! Przewodnictwo w polu magnetycznym jest bardzo niskie, ponieważ krążąc w miejscu, elektrony nie są w stanie przenosić ładunku. Metal dobrze przewodzi prąd tylko wzdłuż pola: elektrony mogą poruszać się po spiralnych trajektoriach nawiniętych na magnetyczne linie sił. Okazuje się jednak, że są wyjątki od tej reguły.
Wyjątki od reguły
Prawdziwe kryształy z reguły składają się z przypadkowo wymieszanych krystalitów - kawałków o ściśle spójnej strukturze. Termin „polikryształ”, ogólnie przyjęty dla prawdziwych kryształów, dobrze oddaje tę cechę strukturalną. W polikryształach znajdują się krystality, w których prąd może również przepływać przez pole. Ta możliwość jest związana z pomyślnym ustawieniem płaszczyzn krystalograficznych: elektrony poruszają się skokowo, odbijając się od nich. Frakcję takich krystalitów oznaczymy literą c, a ich charakterystyczną wielkość literą a.
Teraz wszystko jest gotowe do wyjaśnienia dziwnego paradoksu odkrytego przez Yu.A. Dreizin i A.M. Dykhne (Instytut Energii Atomowej, Moskwa).
To jest to. Pobierane są dwie złote płytki (struktura złota jest polikrystaliczna) i włączane do łańcuszka. Następnie talerze są składane. Przewodnictwo obwodu gwałtownie wzrasta.
Dlaczego wzrasta przewodnictwo obwodu?
Nietrudno sobie wyobrazić, jak prąd może płynąć przez polikryształ: w tym celu konieczne jest, aby pod lub nad krystalitem o przewodnictwie w poprzek pola znajdował się inny krystalit tego samego rodzaju, nieco przesunięty wzdłuż kierunku prądu; powyżej lub poniżej - inny i tak dalej. A obraz stanie się dość wyraźny, jeśli spojrzysz na niego z góry: pod względem projekcji takie krystality powinny się nakładać. Stanie się tak, gdy grubość próbki przekroczy pewną granicę, w przybliżeniu równą a/c.
W opisanym eksperymencie grubość każdej płytki nie osiągnęła tej wartości, a przewodnictwo w całym polu było niskie; całkowita grubość płytek przekroczyła wskazaną granicę i pojawiła się przewodność, co schematycznie opisuje rysunek w drugiej kolumnie.
Napisz komentarz
Uwagi