Kas ir diamagnētisks?

Grafīts un bismuts ir spēcīgākie diamagnētiskie materiāli. Arī organiskie savienojumi, piemēram, nafta, un smagie metāli, piemēram, zelts un dzīvsudrabs, ir spēcīgi. Šādus materiālus atgrūž ārējie magnētiskie spēki, jo to magnētiskajā laukā veidojas virpuļstrāvas. Labākie diamagnēti ir supravadītāji, kas pretojas magnētiskajam laukam, vienlaikus pārvēršoties supravadītājā stāvoklī, kā izskaidrots ar Meisnera efektu.

Viena no parādībām, kas saistīta ar šo vājo magnētisko spēku, ir diamagnētiskā levitācija. Stabils līdzsvars noteiktā magnētiskajā laukā rada objektus, kas peld brīvā telpā, kad kopējais magnētiskā lauka stiprums ir minimāls. Molekulas dzīvajās būtnēs, tostarp ūdenī un olbaltumvielās, ir diamagnētiskas, un tām ir tikai gravitācijas pretestības spēks, kad pastāv diamagnētisms. Tādā veidā var levitēt mazus dzīvniekus, piemēram, vardes, ko pierādījuši eksperimenti mazās caurulītēs.

Ar diamagnētiskiem materiāliem saistītās teorijas ietver Bora-Lēvena teorēmu, kas nosaka, ka sistēma nevar būt atkarīga no magnētiskā lauka, ja tā ir stabilā temperatūrā. Diamagnētisms ir visizturīgākais augstā temperatūrā. Ernšova teorēma izskaidro parādību, sakot, ka magnētiskais lauks, kas fokusēts vienā virzienā, nedrīkst būt tik fokusēts citā virzienā. Tas attiecas tikai uz fiksētiem magnētiem, savukārt diamagnēti var atvairīt laukus un levitēt brīvā telpā.

Diamagnētisms pirmo reizi tika novērots 1700. gadsimta beigās, bet šo terminu 1800. gadu vidū pirmo reizi atvasināja Maikls Faradejs, kurš atklāja, ka visiem materiāliem piemīt diamagnētiskas īpašības, pakļaujoties magnētiskajam laukam. Spēcīgi supravadītāji mūsdienās izmanto pretējus magnētiskos spēkus. Nelielus ūdens paraugus var levitēt, un magnētiskie objekti stundām ilgi ir apturēti vakuuma vidē, nepalielinot jaudu. Šo koncepciju ir plaši pētījusi arī Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācija (NASA), un paredzams, ka tā palīdzēs veikt mikrogravitācijas eksperimentus ar cilvēka kauliem un muskuļiem, kā arī izstrādāt magnētus, kas neitralizē Zemes gravitāciju.