موضوع مقاله: مغناطیس | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # مغناطیس | مقدمه: مغناطیس واژه‌ای است که برای نشان دادن پاسخ میکروسکوپی ماده به میدان مغناطیسی به‌کار برده می‌شود، و فاز مغناطیسی ماده را نسبت به این پاسخ دسته‌بندی می‌کند. | ## بخش 1: مغناطیس | شناخته‌شده‌ترین فاز مغناطیس، فرومغناطیس است که در آن ماده میدان پایدار مغناطیسی را در خود ایجاد می‌کند. البته همهٔ مواد پاسخی در برابر میدان مغناطیسی از خود نشان می‌دهند؛ برخی مانند پارامغناطیس جذب میدان می‌شوند و برخی دیگر مانند دیامغناطیس از میدان رانده می‌شوند، برخی دیگر هم رفتارهای پیچیده‌تری دارند. یک ماده می‌تواند چندین حالت مغناطیسی را دارا باشد زیرا دما، فشار و شدت میدان بر حالت مغناطیسی مواد تأثیرگذار است. فرومغناطیس‌ها به دو دسته سخت و نرم تقسیم می‌شوند: [فرومغناطیس‌های نرم]: موادِ مغناطیسی هستند که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی به سرعت آهن‌ربا شده و در کنار آن نیز این خاصیت را به‌سرعت از دست می‌دهند. [فرومغناطیس‌های سخت]:موادِ مغناطیسی هستند که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی دیر آهن‌ربا شده و در کنار آن دیر هم این خاصیت را از دست می‌دهند. پیشینه نوشتار اصلی پیشینهٔ مغناطیس ارسطو و طالس را می‌توان از نخستین کسانی دانست که دربارهٔ مغناطیس گفت‌وگو داشته‌اند. البته در همین زمان (۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح) پزشکی هندی آهن‌ربا را در جراحی به‌کار می‌برده‌است. همچنین در نوشته‌های چینی بین سال‌های ۲۰ تا ۱۰۰ پس از میلاد نیز آمده که این‌گونه سنگ سوزن را می‌رباید. شن‌کوا دانشمند برجستهٔ چینی (۴۱۰ تا ۴۷۴ خورشیدی) نخستین کسی بود که به ویژگی جهت‌دار بودن میدان در سوی شمال حقیقی/موقت در ستاره‌شناسی پی برد و قطب‌نما را ساخت. الکساندر نکام دانشمند انگلیسی نخستین اروپایی بود که در سال ۵۶۶ خورشیدی (۱۱۸۷ میلادی) به شرح مغناطیس پرداخت. در ۶۴۸ خورشیدی (۱۲۶۹ میلادی) پیر پلرین دمریکورت نخستین مقاله در شرح ویژگی‌های آهن‌ربا را نوشت. در ۹۷۹ خورشیدی (۱۶۰۰ م) ویلیام گیلبرت نمونه‌ای از کره زمین به نام ترلا ساخت و با آن اثبات کرد که زمین خود سرچشمه نیروی مغناطیس می‌باشد (پیش ازین باور بر این بود که سرچشمه نیروی مغناطیسی ستاره قطبی است). رابطهٔ الکتریسیته و مغناطیس بوسیلهٔ اورستد دانمارکی در سال ۱۱۹۸ خورشیدی با دیدن انحراف قطب‌نما در نزدیکی جریان به‌طور اتفاقی اثبات شد. ماکسول با معادلات خود رابطه بین مغناطیس الکتریسیته اپتیک را در قالب الکترومغناطیس ارائه داد. | ## بخش 2: مغناطیس | الکترومغناطیس همچنان در کنار نظریه‌هایی مانند الکترودینامیک کوانتومی، مدل استاندارد (ذرات بنیادی) به پیشرفتش ادامه می‌دهد. سرچشمه همچنین ببینید: ممان مغناطیسی در مقیاس کلان رابطه بین ممان زاویه‌ای و مغناطیس به وسیلهٔ اثر انیشتن-دهاس (چرخش با مغناطیسی کردن) و اثر بارنت (مغناطیسی شدن با چرخش) بیان می‌شود. در مقیاس خرد این رابطه با نسبت ژیرومغناطیس (نسبت ممان مغناطیسی به ممان زاویه‌ای) بیان می‌شود. مغناطیس دارای دو سرچشمه است: بسیاری از ذرات ممان‌های مغناطیسی ذاتی (اسپین) دارند (همان‌طور که هر ذره‌ای جرم و بار دارد، ممان مغناطیسی هم دارد که می‌تواند صفر باشد)'''در مواد مغناطیسی سرچشمهٔ مغناطیس چرخش اربیتالی زاویه‌ای الکترون به دور هسته و همچنین ممان ذاتی خود الکترون است (ببینید: ممان دوقطبی مغناطیسی الکترون). سرچشمه‌های دیگری نیز وجود دارند که کم‌اهمیت‌ترند مانند ممان مغناطیسی هسته که هزار بار کم‌اثرتر از اثر الکترون است. الکترون‌ها آرایشی دارند که ممان‌هایشان همدیگر را خنثی می‌کنند بدین‌گونه که ممان‌های با علامت مخالف باهم جفت می‌شوند (بر اساس اصل طرد پاولی. اگر پیکره‌بندی الکترون به گونه‌ای باشد که لایه‌های الکترونی پر نشوند یا الکترون جفت‌نشده وجود داشته باشد، جهت‌گیری اتفاقی الکترون باز هم اثر مغناطیسی را خنثی می‌کنند. گرچه که گاهی (به‌طور ناگهانی یا با کاربرد میدان بیرونی) ممان‌ها همسو شده و میدان مغناطیسی پدیدار می‌گردد. رفتار مغناطیسی ماده وابسته به ساختار ماده (بویژه پیکره‌بندی الکترون) و دما می‌باشد (در دمای بالاتر همسو شدن ممان‌ها سخت‌تر است). دیامغناطیس مخالفت ماده با میدان است و این رفتار در همه مواد هست اما تنها در دیامغناطیس‌های خالص دیده می‌شود زیرا در دیگر مواد ویژگی پارامغناطیس چیرگی دارد. چون در ماده دیامغناطیس الکترون جفت‌نشده نداریم، مغناطیس در اثر اوربیتالی پدیدار می‌گردد. بر پایه فیزیک کلاسیک: هنگامی که ماده‌ای در میدان قرار می‌گیرد، نیروی لرنز بر رویشان اثر می‌گذارد (سوای نیروی جاذبه کولمب). بسته به سوی چرخش الکترون، نیروی لرنز می‌تواند با افزایش نیروی هسته گلبرگی (نیرویی که الکترون را به دور هسته می‌چرخاند) الکترون را از هسته دور یا با کاهش این نیرو الکترون را به هسته نزدیک سازد. این اثر ممان‌های مغناطیسی اوربیتال را اگر موازی میدان باشند کاهش و اگر ناموازی باشند افزایش می‌دهد (بر پایه قانون لنز). | ## بخش 3: مغناطیس | پارامغناطیس نوشتار اصلی: پارامغناطیس پارامغناطیس ویژگی است که در آن، ماده رفتاری مغناطیسی مثبت (اما کوچک) دارد. ماده پارامغناطیس دارای دقیقاً یک الکترون جفت‌نشده‌است و در نتیجه الکترون‌های جفت‌نشده (همانند کیلاتهای گادولینیوم) خود را با میدان همسو کرده و آن را تقویت می‌کنند. فرومغناطیس نوشتار اصلی: فرومغناطیس ماده فرومغناطیس مانند پارامغناطیس دارای الکترون جفت‌نشده‌است. هر ماده فرومغناطیسی دمای کوری Tc خود را دارد که در بالاتر از آن ویژگی فرومغناطیسی‌اش را به دلیل افزایش انرژی گرمایی و بی‌نظمی از دست می‌دهد. این مواد در دماهای کم وجود دارند و با افزایش دما می‌توانند رفتار فرومغناطیسی یا دیامغناطیسی از خود نشان دهند. لویس نیل این باور را که مگنتایت (نخستین ماده مغناطیسی کشف شده) یک فرومغناطیس است را رد و آن را فری‌مغناطیس دانست. میدان و نیرو نوشتار اصلی میدان مغناطیسی دوقطبی‌های مغناطیسی نوشتار اصلی دوقطبی‌های مغناطیسییکی از سرچشمه‌های طبیعی مغناطیس دوقطبی مغناطیسی است که دو قطب شمال و جنوب دارد. پیشینه دوقطبی قطب‌نما است که با استفاده از میدان مغناطیسی زمین موقعیت شمال را در روی کره زمین نمایان می‌سازد. شمال و جنوب یک دوقطبی همدیگر را می‌ربایند و از این رو قطب مغناطیسی شمالگان (که در کانادا است) در اصل یک قطب جنوب از یک دوقطبی (زمین) است که قطب شمال آهن‌ربا را می‌رباید. هنگامی که به یک دیامغناطیس میدان اعمال می‌کنیم، دوقطبی خود را با میدان ناهمسو می‌کند تا استحکام میدان را بکاهد و هنگامی که به یک فرومغناطیس میدان اعمال می‌کنیم خود را همسو با میدان کرده تا حوزه‌هایش را گسترش دهد. تک‌قطبی نوشتار اصلی تک‌قطبی مغناطیسی'' در واقعیت چیزی به نام تک‌قطبی مغناطیسی وجود ندارد. هرگاه یک دوقطبی را به دو نیم کنیم باز هم هر تکه یک دوقطبی خواهد بود و شمال و جنوب در آن به وجود می‌آید. پاول دیراک نخستین کسی بود که تئوری وجود تک‌قطبی را با استفاده از تئوری کوانتوم بیان داشت. | ## جمع‌بندی | زیست‌مغناطیسی به شاخه‌ای از پزشکی گفته می‌شود که به پژوهش در این زمینه می‌پردازد.