Τι είναι το Διαμαγνητικό;

Το Diamagnetic αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να δημιουργεί ένα αντίθετο μαγνητικό πεδίο όταν εκτίθεται σε ένα ισχυρό. Το φαινόμενο δημιουργείται από μια αλλαγή στην τροχιά των ηλεκτρονίων, τα οποία δημιουργούν μικρά ρεύματα για να αντιταχθούν στον μαγνητισμό από εξωτερικές πηγές. Πολλά μη μαγνητικά υλικά διαθέτουν τις ιδιότητες του διαμαγνητισμού, όπως το νερό, το ξύλο, τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι. Εκατομμύρια φορές πιο αδύναμος από μια κανονική μαγνητική δύναμη, ο διαμαγνητισμός μπορεί να προκαλέσει αιώρηση υπό τις κατάλληλες συνθήκες.

Ο γραφίτης και το βισμούθιο είναι τα ισχυρότερα διαμαγνητικά υλικά. Οι οργανικές ενώσεις, όπως το πετρέλαιο, και τα βαρέα μέταλλα, όπως ο χρυσός και ο υδράργυρος, είναι επίσης ισχυρές. Τέτοια υλικά απωθούνται από εξωτερικές μαγνητικές δυνάμεις λόγω των δινορευμάτων που σχηματίζονται στο μαγνητικό τους πεδίο. Οι καλύτεροι διαμαγνήτες είναι οι υπεραγωγοί, οι οποίοι αντιστέκονται σε ένα μαγνητικό πεδίο ενώ μετατρέπονται σε υπεραγώγιμη κατάσταση, όπως εξηγείται από το φαινόμενο Meissner.

Ένα από τα φαινόμενα που σχετίζονται με αυτή την ασθενή μαγνητική δύναμη είναι η διαμαγνητική αιώρηση. Η σταθερή ισορροπία σε ένα δεδομένο μαγνητικό πεδίο έχει ως αποτέλεσμα τα αντικείμενα να επιπλέουν στον ελεύθερο χώρο, όταν η συνολική ισχύς του μαγνητικού πεδίου είναι στο ελάχιστο. Τα μόρια στα έμβια όντα, συμπεριλαμβανομένου του νερού και των πρωτεϊνών, είναι διαμαγνητικά και έχουν μόνο τη βαρύτητα ως αντίσταση όταν υπάρχει διαμαγνητισμός. Τα μικρά ζώα, όπως οι βάτραχοι, μπορούν να ανυψωθούν με αυτόν τον τρόπο, κάτι που έχει αποδειχθεί από πειράματα σε μικρούς σωλήνες.

Οι θεωρίες που σχετίζονται με τα διαμαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν το θεώρημα Bohr-Leeuwen, το οποίο δηλώνει ότι ένα σύστημα δεν μπορεί να εξαρτάται από ένα μαγνητικό πεδίο εάν βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία. Ο διαμαγνητισμός είναι πιο επίμονος σε υψηλές θερμοκρασίες. Το θεώρημα του Earnshaw εξηγεί το φαινόμενο λέγοντας ότι ένα μαγνητικό πεδίο εστιασμένο με έναν τρόπο δεν πρέπει να είναι τόσο εστιασμένο σε άλλη κατεύθυνση. Ισχύει μόνο για σταθερούς μαγνήτες, ενώ οι διαμαγνήτες μπορούν να απωθούν πεδία και να αιωρούνται σε ελεύθερο χώρο.

Ο διαμαγνητισμός παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 1700, αλλά ο όρος προήλθε για πρώτη φορά στα μέσα του 1800 από τον Michael Faraday, ο οποίος ανακάλυψε ότι όλα τα υλικά παρουσιάζουν διαμαγνητικές ιδιότητες όταν εκτίθενται σε μαγνητικό πεδίο. Οι ισχυροί υπεραγωγοί χρησιμοποιούν σήμερα αντίθετες μαγνητικές δυνάμεις. Μικρά δείγματα νερού μπορούν να αιωρούνται και μαγνητικά αντικείμενα αιωρούνται για ώρες σε περιβάλλοντα κενού χωρίς να προστίθεται ισχύς. Η ιδέα έχει επίσης μελετηθεί εκτενώς από την Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) και αναμένεται να βοηθήσει τα πειράματα μικροβαρύτητας σε ανθρώπινα οστά και μυς, καθώς και την ανάπτυξη μαγνητών που εξουδετερώνουν τη βαρύτητα της Γης.