磁性 | 関西版ﾓﾊﾞｲﾙｳｨｷﾍﾟﾃﾞｨｱ

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磁性（じせい､）または､磁気（じき）とは､物理学で､物質が他の物質に引力や斥力を及ぼす現象の一つであるんや｡容易に分かるほど強い磁性を示す物質として､鉄やある種の鋼､磁鉄鉱（天然磁石）や磁硫鉄鉱といった鉱物やらなんやらがよう知られておる｡みなの物質は磁場によって多かれ少なかれ影響を受けるが､ほとんどの場合､その影響は特別な装置を使わな検出できへんほど小さい｡
磁力は電荷の運動によって引き起こされる基本的な力であるんや｡磁力を支配する源や場の振る舞いはﾏｸｽｳｪﾙ方程式で記述される（ﾋﾞｵ･ｻﾊﾞｰﾙの法則も参照のこと）｡よって磁性は電荷を持つ粒子が運動をしたらいつでも現れる｡磁性は電流の中の電子の運動によって発生して電磁気と呼ばれたり､電子の量子力学的な軌道運動やｽﾋﾟﾝによって生じ､永久磁石の力の源となりよったりする（電子は太陽を周る惑星のような軌道運動を行なっておるわけではおまへんが､｢実効的な電子の速度｣は存在する）｡

磁場中の荷電粒子

磁場 B の中を運動する荷電粒子は､以下の外積で表される力 F（ﾛｰﾚﾝﾂ力）を受ける｡

\vec F = q \vec v \times \vec B

ここで､

q\,

は粒子の電荷

\vec v \,

は粒子の速度ﾍﾞｸﾄﾙ

\vec B \,

は磁場

この力は外積やから､粒子の速度と磁場の両方に対して垂直な方向に働く｡そやから､磁力は粒子の運動の方向だけを変え､速さは変えへん｡

磁気双極子

通常､磁場は双極子場として現れ､S極とN極を持つ｡｢S極｣｢N極｣ちう用語は磁石を方位磁石としてつこうとったことに由来しておる（方位磁石は地球の磁場と相互作用し､地球上での北 (North) と南 (South) を指し示す）｡
磁場はｴﾈﾙｷﾞｰを蓄える｡物理系は普通､ｴﾈﾙｷﾞｰが最小となる配置で安定となる｡そやから､磁気双極子を磁場の中に置くと､磁場と反対の方向に自らの磁極を向けようとし､これによって正味の磁場の強さをできるだけ打ち消して磁場に蓄えられはるｴﾈﾙｷﾞｰを小さくしたろおもてする｡例うたら､2つの同じ棒磁石を重ねると普通､互いのN極とS極がくっついて正味の磁場が打ち消されるようになり､同じ方向に重ねようとする力には逆らおうとする｡2つの棒磁石を同じ方向で重ねるために使われたｴﾈﾙｷﾞｰは重なりよった2本の磁石が作る磁場に蓄えられ､その強さは1本の磁石の2倍になる｡（これが､方位磁石として使われる磁石が地球磁場と作用して北と南を向く理由であるんや｡）

磁気単極子

通常の経験に反して､いくつかの理論物理学のﾓﾃﾞﾙでは磁気単極子（ﾓﾉﾎﾟｰﾙ）の存在を予言しておる｡1931年にﾎﾟｰﾙ･ﾃﾞｨﾗｯｸは､電気と磁気にはある種の対称性があるため､量子論によって単独の正せやへんかったら負の電荷の存在が予言されるのと同様に､孤立したS極せやへんかったらN極の磁極も存在するはずや､と述べたちうわけや｡せやけど実際には､荷電粒子は陽子と電子のように個々の電荷として容易に孤立して存在できるが､SとNの磁極はばらばらには現れへん｡ﾃﾞｨﾗｯｸは量子論を用いて､もしも磁気単極子が存在するやったらば､なんで観測される素粒子が電子の電荷の整数倍の電荷しか持たへんんか､ちう理由を説明できることを示したちうわけや｡なお､ｸｫｰｸは分数電荷を持つが､自由粒子としては観測されへん｡
現代の素粒子論では､電荷の量子化は非可換ｹﾞｰｼﾞ対称性の自発的破れによって実現されるとされておる｡現在のある種の大統一理論で予言されておるﾓﾉﾎﾟｰﾙはﾃﾞｨﾗｯｸによって考えられはった元々のﾓﾉﾎﾟｰﾙとは異なることに用心する必要があるんや｡今日考えられておるﾓﾉﾎﾟｰﾙはかつての素粒子としてのﾓﾉﾎﾟｰﾙとは異なり､ｿﾘﾄﾝ､すなわち局所的に集まったｴﾈﾙｷﾞｰの｢束｣であるんや｡こういったﾓﾉﾎﾟｰﾙが仮にも存在するとしたら､宇宙論の観測結果と矛盾するっちうことになる｡宇宙論の分野でこのﾓﾉﾎﾟｰﾙ問題を解決する理論として考えられはったのが､現在有力とされておるｲﾝﾌﾚｰｼｮﾝのｱｲﾃﾞｱであるんや｡

原子の磁気双極子

物体が磁性を持つ物理的原因は､電流の場合とは異なり､原子に生じる磁気双極子であるんや｡原子ｽｹｰﾙでの磁気双極子､せやへんかったら磁気ﾓｰﾒﾝﾄは､電子の2種類の運動によって生じる｡1番目は原子核の周りを回る電子の軌道運動であるんや｡こら電流のﾙｰﾌﾟと見なすことができ､原子の軸方向に軌道磁気ﾓｰﾒﾝﾄを生じる｡2番目の､もっともっともっとずっと強い磁気ﾓｰﾒﾝﾄの源は､ｽﾋﾟﾝと呼ばれる量子力学的な性質であるんや｡こらｽﾋﾟﾝ磁気ﾓｰﾒﾝﾄと呼ばれる（せやけど現代の量子力学の理論では､電子が実際に物理的に自転したり原子核の周りを軌道運動したりするとされておるわけではおまへん）｡
原子の全体的な磁気ﾓｰﾒﾝﾄは､個々の電子の磁気ﾓｰﾒﾝﾄの総和になる｡磁気双極子は互いに反発して正味のｴﾈﾙｷﾞｰを小さくしたろおもてするため､軌道運動においてもｽﾋﾟﾝ磁気ﾓｰﾒﾝﾄにおいても､いくつかの電子のﾍﾟｱが持つ反対向きの磁気ﾓｰﾒﾝﾄは互いに打ち消しあう｡そやから､電子殻や副殻が完全に満たされておる原子では磁気ﾓｰﾒﾝﾄは通常は完全に打ち消される｡磁気ﾓｰﾒﾝﾄを持つんは電子殻が部分的に満たされておる原子だけなんやし､その強さは不対電子の数で決まる｡
そやから､様々な元素ごとの電子配置の違いが原子の磁気ﾓｰﾒﾝﾄの性質や強さを決めており､また様々な物質の磁気的な特性の違いをも決めておる｡様々な物質で以下のよへんくつかの形態の磁気的な振る舞いが見られはる｡