Generación y Aplicación del Campo de Spin

Alexander A. Shpilman ([email protected])

Todos saben que las partículas elementales pueden tener las siguientes propiedades: carga eléctrica, momento dipolar magnético y momento de cantidad de movimiento, es decir, spin, y estas propiedades están conectadas entre sí. La carga eléctrica se manifiesta como campo eléctrico en el espacio que rodea esta partícula, el momento magnético se manifiesta como campo magnético, y la manifestación del spin puede verse como el hipotético “campo de spin”.

Los spines de electrones y protones se consideran conectados con sus momentos de cantidad de movimiento. Pero como esta concepción contradice la prohibición de velocidades superlumínicas, el spin se considera un valor puramente mecánico cuántico. Así, sabemos que existe el valor físico llamado “spin”. Si en cualquier sustancia los spines de partículas tienen una dirección preferida, entonces esto se interpreta como polarización de spin de la sustancia. Cada sustancia crea un campo de spin en el espacio que la rodea cuando se polariza por spines. (Este campo también se llama “campo de torsión” o “campo axiónico” en diferentes trabajos).

Como los spines de partículas elementales pueden ser una fuente para el campo de spin, podemos considerar que un campo de spin puede producirse como resultado de la polarización de spin, es decir, la orientación selectiva de spines en el espacio. La forma más simple de lograr una orientación selectiva de spin es mediante la rotación mecánica de objetos. Así, los spines se orientarán a lo largo del eje de rotación.

Barnet aplicó este método en sus experimentos cuando observó la magnetización de una barra de ferrita como resultado de la rotación de la barra. Como el spin está conectado con el momento magnético, el campo de spin producido como resultado de la orientación selectiva de spin se manifestó como magnetización de una barra de ferrita.

Pero la creación efectiva de un campo de spin usando este método tiene varios problemas:

1. Como el momento orientador de las fuerzas giroscópicas es proporcional al producto vectorial del momento giroscópico y el vector de velocidad angular, entonces hay ausencia de efecto orientador selectivo (por signo) sobre los spines de partículas orientadas paralelamente al eje de rotación por las fuerzas giroscópicas.

2. Segundo, los campos magnéticos producidos como resultado de la polarización de spin orientarán las partículas de las que está hecha la barra (electrones y núcleos) no por su momento giroscópico, sino por su momento magnético.

3. Tercero, el campo de spin se producirá en el mismo espacio que el campo magnético, por lo tanto, confundirá el análisis del campo de spin.

Estos problemas pueden resolverse en el caso de rotación de objetos hechos de sustancias con propiedades anisotrópicas (por ejemplo, propiedades electromagnéticas). La anisotropía debe estar dirigida con algún ángulo respecto al eje de rotación (este ángulo debe ser mayor o igual al ángulo de precesión de los spines respecto al eje de anisotropía). Así:

Es necesario orientar las partículas a lo largo (respecto a) el eje de anisotropía espacial del objeto. Y este eje de anisotropía debe estar orientado con algún ángulo respecto al eje de rotación del objeto. Como resultado, podemos proporcionar el momento giroscópico necesario que afecta a los spines de partículas de las que está hecha la sustancia en rotación (este momento giroscópico es proporcional al producto vectorial del momento giroscópico y la velocidad angular del vector de spin de la sustancia en rotación, es decir, es proporcional al seno del ángulo entre ellos, tiene el valor máximo si el ángulo es igual a 90 grados y el valor mínimo si el ángulo es igual a cero, y también aumenta con el aumento de la velocidad angular de rotación). Así, podemos aumentar la cantidad de spines orientados selectivamente de esta sustancia.

Es necesario utilizar la anisotropía de las propiedades de la sustancia (espacio) cuyo efecto es mayor que la polarización electromagnética de la sustancia que origina su polarización de spin debido a los momentos dipolares y cuadrupolares de esta sustancia. Así, como resultado de la orientación de las propiedades electromagnéticas en algún ángulo respecto al eje de rotación, podemos lograr una separación del campo de spin y el campo magnético en el espacio debido a la rotación del vector de polarización electromagnética de la sustancia respecto al vector de polarización de spin.

Un aumento del efecto de orientación selectiva de fuerzas giroscópicas, polarización de spin y fuerza del campo de spin, puede lograrse con un aumento del exceso de fuerzas giroscópicas sobre los efectos orientadores de otras fuerzas externas e internas (electromagnéticas). Las partículas (electrones y núcleos) no están en condiciones iguales en sustancias reales y siempre están en proceso de movimiento térmico, por lo tanto los valores óptimos de la velocidad angular, la anisotropía de propiedades y el ángulo entre los ejes de rotación y anisotropía deben depender de los parámetros del material y de la naturaleza de la construcción física del dispositivo.

No obstante, el ángulo entre el eje de rotación y el eje de anisotropía debe ser igual o mayor de 30 grados según los datos experimentales.

Debido a fuentes externas, es posible lograr una anisotropía de sustancias en la práctica, por ejemplo, el campo (electromagnético) externo que no ralentiza la rotación de los elementos activos del material empleado. También es posible utilizar la anisotropía inherente de esta sustancia que se debe a su estructura cristalina, el gradiente de concentración, la deformación de la estructura cristalina, etc., y es posible utilizar ambas variantes.

A continuación se propone un ejemplo para implementar este método.

Este es el diagrama del generador de campo de spin.

El generador consiste en un cilindro hueco giratorio hecho de material ferrimagnético con el eje de rotación coincidiendo con el eje de simetría principal del cilindro. Cuatro imanes permanentes (con forma de cuña) se insertan en el cilindro. Los imanes están magnetizados perpendicularmente a su propio plano. El cilindro puede tomar la forma de un anillo plano o un tubo. Es posible causar la rotación del cilindro (crear el motor) con diferentes métodos, pero es necesario tener en cuenta que los campos electromagnéticos externos y los materiales utilizados en el motor pueden alterar significativamente las propiedades del campo de spin.

Una de las posibles variantes de implementación de este método consiste en:

Los experimentos con generadores activos de campo de spin revelaron los siguientes resultados:

• El campo de spin no interactúa con la red cristalina de sustancias. Por lo tanto, tiene una fuerte capacidad de penetración (se propaga a través de hormigón armado y plomo).
• No se encontraron sustancias isotrópicas que pudieran blindar el campo de spin en los experimentos.
• Solo el zinc y el acero pueden producir un retardo en la propagación, convirtiéndose en fuente de un campo de spin ellos mismos.
• Básicamente, la interacción del campo de spin y la transferencia de energía de ondas de spin se observa en el caso de la interacción de resonancia con los spines de electrones y núcleos de materia.
• Por lo tanto, es posible el control efectivo de la orientación de spines de materia, y este es un método completamente nuevo para controlar sus propiedades físicas y químicas.

Esta hipótesis teórica fue confirmada experimentalmente.

Se lograron resultados interesantes cuando se produjeron efectos en objetos biológicos con la radiación de campo de spin. Algunos parámetros de esta radiación pueden provocar un aumento de la “energía de crecimiento” de plantas y un aumento del sistema inmunológico de animales.

• El campo de spin no puede detectarse mediante detectores ordinarios.
• En algunos casos (con la iluminación especial), el campo de spin puede verse sin usar ningún instrumento.

El campo de spin producido por el generador descrito anteriormente se concentra en dos haces opuestos que se propagan a lo largo del eje de rotación a una distancia de decenas de metros. Estos haces pueden tener cuatro atributos diferentes dependiendo de la orientación mutua del vector de inducción magnética y la dirección de rotación del motor.

El haz que se propaga a lo largo del eje 3 en el diagrama es el más inofensivo para el ser humano. No obstante, es peligroso estar expuesto a este haz por más de varios minutos. Cuando la rotación se detiene, la intensidad del campo de spin disminuye a un valor constante que puede retenerse durante varias semanas, es decir, el campo de spin (y su influencia) puede permanecer incluso cuando el generador está apagado.