Техасские физики впервые построили прибор, который позволяет точно управлять движением крошечных капелек, подвешенных в магнитном поле. Это сообщение будет опубликовано в журнале Applied Physics Letters.

Магнитная левитация - явление отнюдь не новое. Еще до того, как в Европе стала известна легенда о гробе Магомета, христианские монахи уже пытались делать невесомыми статуэтки святых, помещая их между кусочками магнитного железняка. В 1872 г. великий английский физик Уильям Томсон, получивший за свои научные заслуги титул лорда Кельвина, теоретически доказал, что диамагнитные объекты действительно могут левитировать в магнитных полях подходящей конфигурации. В 1939 г. В.З.Браунбек не только подтвердил этот вывод с помощью более точных расчетов, но и заставил парить в воздухе кусочки графита и висмута, поместив их в поле сильного электромагнита. Шестью годами позже профессор Физического факультета МГУ Владимир Константинович Аркадьев выполнил очень красивый эксперимент, подвесив постоянный магнит над сверхпроводником. В последние годы ученым удавались и куда более экзотические опыты этого рода - скажем, демонстрация живой левитирующей лягушки. А уж про поезда на магнитной подвеске не стоит и рассказывать, о них писали достаточно.

Все без исключения примеры магнитной левитации объясняются тем, что любые вещества намагничиваются навстречу действующему на них внешнему магнитному полю - это свойство и называют диамагнетизмом. Диамагнетизм универсален, но слаб, в силу чего он часто маскируется более сильным магнитным притяжением, возникающим благодаря парамагнетизму и ферромагнетизму. Однако существуют и материалы, у которых диамагнетизм превалирует - например, такие элементы как цинк, висмут, медь, золото и серебро, а также обычная вода и многие органические соединения, скажем, глицерин и нафталин. Сверхпроводники полностью экранируют внешнее магнитное поле, а поэтому являются самыми сильными диамагнетиками. Магнитное поле не притягивает диамагнетики, а выталкивает их в том направлении, в котором его напряженность уменьшается.

В чем же новизна эксперимента сотрудников техасского университета A&M, осуществленного под руководством Игоря Люксютова (стоит отметить, что в 1970 г., будучи киевским школьником, он стал дипломником 4-й Международной физической олимпиады)? Эти ученые осуществили управляемую левитацию диамагнитных объектов микронных размеров, чего ранее еще никому сделать не удавалось. Помимо чисто научного значения, их опыт имеет и немалые практические перспективы.

Левитатор Люксютова внешне очень прост. Это два параллельных магнитных бруска высотой в четверть миллиметра и шириной в сантиметр, поля которых ориентированы навстречу друг другу. Бруски помещены на стальной пластинке и разделены щелью длиной восемь сотых миллиметра. Они создают постоянное магнитное поле, напряженность которого в центре бреши меньше, чем у ее краев. Когда над пластинкой распыляли капельки диамагнитной жидкости, они втягивались внутрь щели и зависали там, не оседая на ее дно. Поскольку эти капли были заряжены, их движением можно было управлять с помощью переменных электрических и магнитных полей. Профессор Люксютов и его коллеги доказали, что таким способом перемещения капель контролируются куда точнее, нежели с помощью их "захвата" лазерными лучами. Этот метод обещает ускорить процесс разработки портативных устройств, способных одновременно осуществлять тысячи и даже миллионы биохимических реакций для нужд медицинской диагностики и множества иных полезных целей.

Источник: PhysicsWeb