Опилки «оживали» и бежали за магнитом. Но откуда взялись магниты? Что отличает их от всех других предметов? Наконец, мы знаем, что у магнитов есть два полюса — положительный и отрицательный. А если распилить магнит пополам, получатся ли у нас два разделенных полюса? На эти вопросы нам отвечает Мария Маркина, старший научный сотрудник Физического факультета МГУ им М. В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук.

— Начнем с того, откуда берется магнетизм. Ответ на этот вопрос находится в микромире. Все, что есть в нашей Вселенной: звезды и планеты, люди и животные, вода и воздух, здания и машины, — состоит из атомов. Разные атомы устроены похоже: в центре находится ядро из ядерных частиц протонов и нейтронов, окруженное облаком электронов. Эти три частицы — протон, нейтрон и электрон — являются универсальными «кирпичиками», из которых сделано все на свете. Все эти частицы обладают своим собственным магнитным моментом, можно представить, что это крошечные стрелки компаса.

То есть магнетизм — одно из основных свойств всего, что нас окружает. Кроме того, две из этих частиц обладают электрическими зарядами: электрон — отрицательным, а протон — положительным. Получается, что одни и те же частицы отвечают и за электрические, и за магнитные свойства вещества, а электричество и магнетизм — две стороны одного и того же взаимодействия — электромагнитного.

Оно устроено так: электрические заряды разных знаков притягиваются, а одного знака — отталкиваются друг от друга. То же правило действует и для магнитных стрелок: разные полюса магнитов притягиваются друг к другу, а одинаковые — отталкиваются. Разница только в том, что электрические заряды существуют по отдельности, а магнитные «заряды» встречаются только парами, в виде крошечных стрелок компаса, или магнитных диполей. Поэтому и нельзя разрезать стрелку компаса или магнит пополам, чтобы получить северный и южный магнитные полюса отдельно.

Вместо этого мы получим два маленьких магнита.

С точки зрения микромира очень странно, почему многие вещества оказываются немагнитными. Но в нашем мире мы никогда не имеем дела с отдельными электронами и даже с отдельными атомами, поскольку в самой мелкой пылинке таких атомов бесконечно много. В результате тот магнетизм, что мы можем наблюдать, — это совместное действие огромного числа маленьких магнитных моментов. Они могут скомпенсировать действие друг друга, или наоборот — усилить, могут взаимодействовать сильнее или слабее. В результате существуют вещества, которые по-разному реагируют на магнитное поле.

В магните, который висит на холодильнике, магнитные моменты отдельных частиц действуют заодно, они хорошо организованы, как, например, муравьи в муравейнике.

Физика