科学者たちは古典物理学を超えた磁気浮上の謎を解明する

デンマーク工科大学（DTU）の科学者らは、新たに発見された磁気浮上現象の基礎物理学を確認した。

2021年、トルコの科学者が、モーターに磁石を取り付けてモーターを高速回転させる実験を詳述した論文を発表した。 このセットアップを 2 番目の磁石に近づけると、2 番目の磁石が回転し始め、突然数センチメートル離れた定位置で静止しました。

磁気浮上は新しいものではありませんが、おそらく最も有名な例は、揚力と推進力に強力な磁力に依存するリニアモーターカーです。この実験は物理学者を困惑させました。なぜなら、この現象は古典物理学、少なくとも古典物理学では記述されていないからです。 。 磁気浮上の既知のメカニズム。

磁気浮上は、266 Hz の周波数で磁石を回転させる Dremel ツールを使用して実証されます。 回転磁石のサイズは 7 x 7 x 7 mm3、浮遊磁石のサイズは 6 x 6 x 6 mm3 です。このビデオでは、論文で説明されている物理現象を示しています。 クレジット: DTU。

しかし、それは今です。 DTU エネルギーの教授であるラスムス ビョークは、オッカーの実験に魅了され、修士課程の学生であるヨアヒム M. ヘルマンセンとともに実験を再現し、何が起こっているのかを正確に解明しようと試みました。 レプリケーションは簡単で、既製のコンポーネントを使用して実行できましたが、その物理的性質は奇妙でした、とラスムス ビョークは言います。

「磁石は、互いに接近しているときに浮いてはなりません。通常、磁石は互いに引き付け合うか反発します。しかし、磁石の 1 つを回転させると、この浮遊を実現できることがわかりました。そして、そこが奇妙な点です。磁石にかかる力は、 「そのうちの 1 つを回転させたので、動きと磁力の間には相関関係があるようだ」という理由だけで変化するべきではありません。

その結果は最近雑誌に掲載されました 応用物理学の復習。

物理学を確認するためのいくつかの実験

実験ではサイズの異なるいくつかの磁石が使用されましたが、原理は同じでした。磁石を非常に速く回転させることで、「浮遊磁石」と呼ばれる近くの別の磁石がどのように同じ速度で回転し始め、すぐに磁石にくっつくかを観察しました。そのまま残った位置。

彼らは、浮遊磁石が所定の位置に保持されている場合、回転磁石と同様に回転軸に近く、極に向かう方向を向いていることを発見しました。 したがって、たとえば、浮動磁石の N 極は、回転するにつれて固定磁石の N 極を指し続けます。

これは、静磁気システムがどのように機能するかを説明する静磁気の法則に基づいて予想されるものとは異なります。 しかし、結局のところ、共著者で博士課程の学生であるフレデリック L. Dorhus はこの現象のシミュレーションを使用しています。 彼らは、磁石のサイズがホバリングのダイナミクスに大きな影響を与えることを観察しました。磁石が小さいほど、慣性が大きくなり、より高く飛行するため、揚力のためにより高い回転速度が必要になります。

「浮遊磁石は回転磁石と整列したいと考えていますが、そうするのに十分な速さで回転することができないことがわかりました。この結合が維持されている限り、磁石はホバリングまたは浮上します」とラスムス・ビョーク氏は言います。

「これを独楽に例えることができます。独楽は回転している場合にのみ立ち上がりますが、回転によって定位置に固定されています。回転がエネルギーを失った場合にのみ、重力が発生します。つまり、私たちの場合は、コマの押し引きです。磁石 – 平衡を超えるのに十分な大きさになる。」

参考文献：ヨアヒム・マルコ・ヘルマンセン、フレデリック・ラウスト＝ドルフス、キャスリン・フランセン、マルコ・ピリギア、クリスチャン・R・H・バール、ラスムス・ビョーク著「交互磁気浮上」、2023年10月13日、 物理的レビューが適用されました。
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.044036