1… Z ławki szkolnej wiemy, że magnes stały jest podzielony na dwie równe połowy. Linie pola można łatwo uwidocznić za pomocą opiłków żelaza i kartonu, w dobrze znanym doświadczeniu, lub olejów z zawieszonymi w nim cząstkami pyłu ferromagnetycznego. To samo, z innym materiałem, jest wykonywane w stosunku do statycznego pola elektrycznego. Czy zwykłe, niemagnetyczne, niezelektryfikowane przedmioty dzielą się na ile części w sobie? A jeśli tak, to jaką metodę można wykorzystać do wizualizacji separacji? Wyjaśnienie tematu wywodzi się z problemu, którego rozwiązania autor, bez względu na to, jak bardzo przewija podręczniki fizyki, nigdy nie został przyjęty. Zgodnie z zasadą Pauliego, w systemie kwantowym, w danym stanie kwantowym, istnieje prawo do bycia pojedynczym fermionem. Stan innej takiej mikrocząstki musi różnić się o co najmniej jedną liczbę kwantową. Fermiony są atomami układu okresowego. W pewnym stanie właściwości bozonu, rodzaj antypody ciężkiej materii, ma hel. Bozony są cząstkami o całkowitym spinie, takimi jak kwanty światła, fotony, których nic nie zapobiega gromadzeniu się w pewnej części przestrzeni. Co to jest „system kwantowy” i jak duży może być? Jakie siły fizyczne wypychają te same mikrocząstki? Czy możliwe jest uzyskanie wizualnych obrazów akcji, powiedzmy Pauli-fields? Odpowiedź na pierwsze podręczniki do pytania sformułowała niejasno. „To jest atom”. Jak duży jest atom? „I cząsteczka”. Cząsteczka może być również duża, gigantyczna, dziesiątki miliardów atomów, przypomnijmy przynajmniej DNA. Czy jest także „systemem kwantowym”? Czy jest jakiś pyłek tańczący w promieniu światła, maku, cegle budowlanej, a nawet nas samych? Brak odpowiedzi. Dlatego przechodzimy do eksperymentu. Charakterystyczne wymiary użytego pojemnika to 10 na 18 cm. Wysokość wynosi 5 cm Materiał — tworzywo sztuczne, aluminium, stal nierdzewna. Rozwiązaniem pokazującym nieznane pole jest zawieszenie najcieńszych trocin metalowych w syropie cukrowym. To on jest pośrednikiem między mikroświatem a widzialną rzeczywistością. Deweloper nie musi mieć właściwości ferromagnetycznych. Odpowiedni jest pył kwarcowy zawieszony w wodzie lub nawet w farbie koloru wodnego. Rozwiązanie plus pojemność to nic innego jak znany „system kwantowy”. Kto powiedział, że nie może mieć makroskopowych wymiarów? Ważone w roztworze, ile kurzu jest od siebie oddzielone, mają swoje własne spektrum. A w cząstce pyłu A iw podobnym skupisku B znajduje się zestaw mikrocząstek o takich samych liczbach kwantowych. Zgodnie z zasadą Pauliego, jak mamy prawo zrozumieć, cząstki pyłu powinny rozpraszać się na maksymalną możliwą odległość w danych warunkach. Ich wektor dyfuzyjny jest kierowany do tych obszarów pojemności, w których skupiska zmieniają swoje widmo, aby nie wyglądać jak sąsiedzi. Co to właściwie oznacza? Podgrzać „wywoływacz” do 80°C i napełnić prostokątny pojemnik. Zamknij płytki ceramiczne. Czekamy dwie godziny, kiedy cząsteczki pyłu opadają na dno. Patrzymy. Jak widać na zdjęciu 1, rodzaj brytyjskiej flagi osiada na dnie zbiornika. Forma jest podzielona na pół wzdłuż i w poprzek oraz na cztery bardziej symetryczne części wzdłuż przekątnych. To jest styl dzielenia tematu przez linie Fermi. Symetryczne części dna są pokryte klastrami, które są znacznie różnymi liczbami kwantowymi. Jeśli taki przykład jest odpowiedni, elektrony z antyrównoległymi spinami są utrzymywane na tych samych orbitalach atomu. Ale nagle, tajemnicze pola Pauli nie są odpowiedzialne za zachowanie motywów tańczących w syropie? Od początku ubiegłego wieku znane są „komórki Benarda” — sześciokątne struktury w kształcie plastra miodu, które powstają w warstwie rozgrzanego oleju. To, co obserwuje się w zbiornikach z wywoływaczem, wcale nie przypomina prądów konwekcyjnych. Biureta może mierzyć 40 na 30 cm i więcej. Linie „flagi” są proste. Nie ma konwekcyjnego ruchu kołowego. Zawieszenie „wywoływacza” bez zbędnych ruchów zajmuje wyznaczone miejsca. Ważne jest ciepło, jako energia zapewniająca dyfuzję kierunkową. Ale to tylko pomaga pokazać efekt pola, tak jak stukanie w kartony zmusza trociny do ułożenia się wzdłuż linii magnetycznych.2. Weź pojemniki 10 na 18 cm i połącz je z bokami (zdjęcie 2). Wypełnij «wywoływaczem» i pozostaw do ostygnięcia pod szklaną taflą. Co się stanie? Opcja 1. W każdym ze zbiorników będzie rosła własna «flaga». Taki wynik przyznaje, że obraz jest spowodowany oscylacjami cieczy, jej odbiciem od ścian, ogniskiem fal. Opcja 2. Zostanie utworzony pojedynczy obraz cząstek zawiesiny. Oznacza to, że ściana nie zakłóca interakcji. Wtedy fale wewnętrzne i prądy konwekcyjne nie mają z tym nic wspólnego. Prawidłowa odpowiedź to 2. Połączone biurety — pojedynczy obiekt z ogólnym obrazem linii Fermiego.3. Zobaczmy teraz, jak linie Fermiego (a nawet Pauli, terminologia jeszcze nie zdefiniowana) dzielą obiekty pionowo. Teraz naszym narzędziem badawczym jest wysoka i wąska biureta. Wypełnij go gorącym «deweloperem», zamknij, obejrzyj. Linie rozciągają się od dołu do powierzchni. Jak widać z ruchu fragmentów, formacje nie są w żaden sposób związane z konwekcją. W rzeczywistości nie ma samej konwekcji — tylko powolny, jednolity ruch cząstek w kierunku dna. Główna, wyraźna linia dzieli pojemność na pół. Ze względu na obfitość cienkich włókien (prawie nie do odróżnienia na zdjęciu), trudno jest dokładnie określić rozróżnienie między obszarami jasnymi i ciemnymi. Biureta jest podzielona na trzy równe części — jasną w środku (główna linia przecina ją) i ciemną. To jest nasza brytyjska flaga w pionie.4. Przeżyjmy doświadczenie z plastikową rurką o wewnętrznej średnicy 1, 2 cm i długości 120 cm. Czy pole pokaże się w znacznej odległości? Napełniamy rurę «wywoływaczem», zamykamy otwory, ogrzewając ją do temperatury 90°C w kąpieli wodnej, rozkładamy i obserwujemy… W tym przypadku rura, która jest również długą wąską biuretą, jest podzielona na trzy główne części. Linia środkowa nie jest widoczna. Ciemne i jasne obszary są w przybliżeniu równe. Nieznana siła, którą nazwaliśmy polem Pauli, wypycha zawieszenie na przeciwne końce rury. Przedstawiono zdjęcie i zdjęcie krawędzi tuby (zdjęcie 4). Jak widać, tutaj zawieszenie jest podzielone na sekcje. Pole Pauli dzieli symetryczny obiekt na podobne części. Czy sprawdzona metoda fizyczna jest znana z identyfikacji wzajemnie podobnych stref w obiekcie?5. Samoistne oddzielenie zawiesiny w prostokątnym plastikowym pojemniku, długość 65 cm, szerokość 5 cm.Rysunek 6. Schłodzone KhladniZdjęcie 7. Po prawej — obraz uzyskany przez sedymentację zawiesiny na dnie szalki Petriego po prawej stronie — Schłodzone Khladni8. Przykład bardziej złożonych danych dźwiękowych.Eksperymenty z wibrującymi kroplami wody i markerem farbyZdjęcie 9. Odlew z mieszanki tynkowej z dodatkiem nie tak drobnego piasku (widok z dołu). Małe frakcje są zbierane w środku, na przecięciu linii ukośnych. Wiedząc, że w pewnych warunkach słaby punkt tworzy się w środku rzutu, może być pomocny.
