Тунгусское сияние

Для нас вихри Абрикосова важны тем, что они - овеществленные образцы "настоящей" квантованной линейной материи, построенной на основе флюксоидов, причем концы вихрей (полюса электронных "смерчей" соленоидов) - имитируют магнитные монополи с дираковским квантом магнитного заряда!

Задача. Оцените число вращающихся зарядов в вихре Абрикосова, радиус вихря и магнитную индукцию в нем. Оцените энергию вращающихся частиц (температуру вихря). Решение. Решим эту задачу в достаточно общем виде (это потребуется для дальнейшего) - используя релятивистские формулы и пока не уточняя, какие именно заряды вращаются в нашем вихре. Напряженность магнитного поля Н внутри соленоида, длина которого существенно больше радиуса г, определяется как Н = 4тд/с, где j = е*Т1*у/2ягток на единице длины соленоида,п* - число вращающихся со скоростью v зарядов е* на единице длины соленоида. При r = X " Ich/P (уже использовавшееся ранее условие квантования момента импульса частицы, 1 - орбитальное квантовое число, Х - длина волны де Бройля, Р - импульс вращающейся частицы) находим величину магнитного потока Нто^ = 2icln*e*ch/E, здесь Е = Р/Р - полная энергия частицы, которая в релятивистской механике есть сумма массы частицы М* = т*с^ в энергетических единицах и её кинетической энергии, Р = v/c, с скорость света. Приравняв полученный магнитный поток кванту Ф , получим важный для дальнейшего результат:

Е=2т^1е^ 1 Ф1

Таким образом, полная энергия Е каждого вращающегося заряда е* флюксоида квантована (1 = 1,2,3,...) и прямо

порциональна числу вращающихся зарядов на единице длины флюксоида п* и квадрату величины заряда.

При минимальном значении Е = М* (нерелятивистский случай), имеем ц* " М*/21е*2 = (21r^)-i, где ^ = e*VM* - так называемый классический радиус частицы, 1 = 1,2,3,.... Очевидно, что если е* = е, а М* = Ммасса электрона, то классический радиус частицы совпадает с классическим радиусом электрона г^=2,8.10~^ см = 2,8 фм. Используя классический радиус и то, что Е = ^М, из ф1 получим

I Y/l=2r;,n* Ф2

Из ф2 следует простой вывод: число вращающихся около оси флюксоида частиц должно быть таким, чтобы их "классические диаметры" (удвоенные классические радиусы) могли укладываться на этой оси с "коэффициентом заполнения" у/1.

При минимальном Е = М и 1 = 1 имеем число вращающихся частиц Т1* на единице длины вихря (21^)"'. Если вращаются электроны, ц* = 2-10'^ см~*. Радиус вихря r оценим по найденному т)*. Зная, что расстояние между атомами в твердых телах d около 10~* см и полагая, что таково же среднее расстояние между электронами, из условия т)* = тс^/сР получим r "10^ см (что и наблюдается в экспериментах). Магнитную индукцию оценим по известным радиусу вихря и магнитному потоку в нем Фд: В = Фд/тсг^ == 10^ Гс = 10 Тл (это по порядку величины соответствует верхнему критическому полю типичного сверхпроводника 2- го рода).

Кинетическую энергию Т вращающихся нерелятивистских частиц найдем по их импульсу р, используя известную "школьную" формулу Т = р^/2т. Импульс р найдем, полагая, что радиус вращения r, как это принято в квантовой механике, равен длине волны де Бройля: r = h/p. Таким образом, Т === (h/r)^/2m. По кинетической энергии частиц (разделив её на постоянную Больцмана) находим "температуру" вихря Т*.

Оказывается Т* == 2 К. -тобы наш электронный вихрь не разрушился, нужна очень низкая температура материала (сверхпроводника), в котором он существует. Вихрь Абрикосова - это аналог линейного (цилиндрического) атома, у которого есть линейное (цилиндрическое) ядро из положительно заряженных ионов кристаллической решетки и вращающаяся электронная (токовая) оболочка - собственно соленоидальный вихрь.

Поскольку такие линейные атомы существуют только в веществе, их можно назвать "квазиатомами".

Какими еще могут быть флюксы?

Из чего сделаны флюксы? Очевидно, что "бросая" на монополь различные типы заряженных частиц, мы получим различные типы флюксов и их магнитных полюсов - квазимонополей.

Будем называть r - монополем квазимонополь - магнитный полюс вихря с вращающимися частицами любого типа [r - от лат. rotatio круговращение]. Если вращаются только электроны, будем иметь re монополь, re - флюксоид и гефлюкс. Пример такого флюкса - вихрь Абрикосова.

Если вращаются кварки, будем иметь rq - монополи, rq - флюксоиды и rq - флюксы. Если вращаются протоны, получим гр - монополи и так далее.

А теперь ответим на серию вопросов, связанных с различными возможными типами флюксов - существуют ли они?

Вопрос 1: Возможен ли "молекулярный re - флюкс" на основе линейной молекулы - цепочки обычных атомов? Известно, что электроны "соприкасающихся" электронных оболочек могут объединяться в единый "вихрь". Ответ: Невозможен.

Действительно, размеры атомов порядка 10^ см. В каждом атоме обычно около 10 "внешних" электронов. Значит, число вращающихся зарядов (электронов) т)* в плотно нанизанных "атомных бусах" длиной в 1 см порядка 10^. Из свойств любого соленоида следует, что при такой линейной плотности