ראשית נבהיר, אין בפיסיקה 'חלקיק מגנטי' כלומר חלקיק בעל מטען מגנטי (מונופול) בדומה למטען חשמלי. מונופול מגנטי הוא חלקיק משוער שהוא מגנט עם קוטב אחד בלבד שמבחינה תאורטית קיומו אכן נובא. מכאן, מגנט, בכל אורך נתון, יכיל 2 קטבים, כאשר קטבים זהים דוחים זה את זה וקטבים מנוגדים מושכים זה את זה. אם נחלק את המגנט לחלקים שונים, יתפקד כל אחד מחלקים כמגנט שלם (בעל עוצמה פחותה) שלו שני קטבים מנוגדים. תאורטית, מונופולים מגנטיים אכן אפשריים וישנם אף תאוריות אשר דורשות את קיומם של אותם 'חלקיקים מגנטיים'. אך ניסויית טרם נמצאו מונופולים מגנטיים.
אין בטבע מונופולים מגנטים
על כן, אנו מדברים על מגנטים או חומרים מגנטיים. כידוע, מגנט הוא למעשה כל גוף בעל שדה מגנטי. מגנט תמידי הוא גוף העשוי חומר פרומגנטי שעבר מגנוט, כמו ניקל או ברזל. בתהליך, האטומים שמהם מורכב החומר מסודרים כך שהשדות המגנטיים שיוצר כל אטום בנפרד, יצביעו באותו הכיוון. כל אחד מהאטומים המרכיבים את החומר, הוא למעשה לולאת זרם היוצרת סביבה שדה מגנטי. השדה המגנטי של המגנט כולו הוא סופרפוזיציה (סכום) של השדות הנ"ל. לסוג החומר יש השפעה על עוצמת השדה.
על פי משוואות מקסוול, המתארות את התאוריה האלקטרומגנטית, הכוח שפועל על חלקיק טעון חשמלית עקב נוכחותם של שדה חשמלי ומגנטי נקבע על ידי 'כוח לורנץ'. כוח לורנץ הינו כוח התלוי במהירותו של החלקיק דבר שמוביל אותנו באופן מאוד אסתטי לתורת היחסות הפרטית.
אך מכיוון שאין בנמצא חלקיק בעל מטען מגנטי, מונופול מגנטי, אפשר לומר שאין לנו אנלוגיה של משוואת כוח לורנץ למטען מגנטי.
לכן, על פי הנאמר לעיל, אנו נשאל את השאלה הבאה:
'כיצד מחשבים את מהירותו של מגנט (או גוף בעל תכונות מגנטיות) הנמשך לעבר גוף מגנטי אחר?'
תשובה פשוטה לכך תהיה למעשה חישוב דינמי המתבסס על מציאת תאוצתו של אותו מגנט הנמשך למגנט השני (באם הוא מקובע או לא). כלומר, אנו יכולים לחשב את המהירות על ידי ה'חוק השני של ניוטון'.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
