Внутреннее неоднородное электромагнитное поле в критическом флюиде, ориентированное вертикально полем гравитации земли (стр. 3 )

Из этой таблицы следует, что в области изменения высот Δz=(0÷3,5) см величина приведеного давления Δp*=(P-P0)/Pк изменяется в пределах величин Δp*=(0÷10-2). В то же время в пределах этих высот изменение гидростатического давления составляет величину |h|=ρкg|Δz|/Pк=(0÷10-4). Как видно, высотное изменение приведенного давления |Δp*|  значительно превышает величину |h|: |Δp*/h|≈102>>1. Этот вывод полностью подтверждают представленные выше результаты наших экспериментальных исследований [31,32], полученных оптическими методами светорассеяния и рефрактометрическими [33,34], в обзорных работах [34,36], а также анализом в [34] многочисленных экспериментальных данных иных авторов [10-13,19,21-23,26-28], из которых также следует, что высотное изменение давления ΔP=(P-Pк)/Pк в таких неоднородных системах значительно превышает величину гидростатического давления h=ρкgΔz/Pк (|ΔP|= (10÷102)|h|>>|h|).

Полученный результат свидетельствует о том, что известное классическое условие равновесия неоднородного вещества в поле гравитации Земли  [41]

       |ΔP=(P-Pк)/Pк|=|Δμ=(μ-μк)ρк/Pк|=|h|  (10)

в критической области с параметрами t=(T-Tк)/Tк ≤ 10-2 и Δρ=(ρ–ρк)/ρк≤10-1 не выполняется. Согласно [41], это условие равновесия справедливо лишь для систем вдали от критической точки (t>10-2 и Δρ>10-1).

5. Электромагнитный характер внутреннего неоднородного поля флуктуаций параметра порядка

Исходя из представленных выше собственных результатов многочисленных экспериментальных исследований гравитационного эффекта [25,31,32,34,36,42] (|ΔP|>>|h|) впервые сделан вывод, что в неоднородном критическом флюиде под действием поля гравитации Земли h=ρкgz/Pк возникает внутреннее неоднородное электромагнитное поле (|ΔU|=|Δμ|=|ΔP|=(10÷102)|h|>>|h|).

Об электромагнитном характере внутреннего неоднородного поля свидетельствует ряд его нелинейных свойств и источников его возникновения.

1. Проведенный нами анализ экспериментальных данных [31,32,34,36,42]  впервые показал, что величина гравитационного эффекта зависит от критической температуры вещества, т. е. от сил электромагнитного межмолекулярного взаимодействия. Было показано, что увеличение критической температуры вещества приводит к увеличению величины гравитационного эффекта dρ*/dh(z) градиента химического потенциала dμ*/dh, высотного изменения внутреннего электромагнитного поля |ΔU(h)| = |Δμ*| >>| h|.

Величина градиента химического потенциала dμ*/dh(Tк) и величина внутреннего электромагнитного поля |Δμ*|=|ΔU| может быть описана эмпирическими соотношениями [34,42]:

=1+α T; α=5⋅10-7 град -3,

(11)

Из этих формул следует, что вблизи КТ в поле гравитации Земли известное условия равновесия неоднородного СКФ Δμ=h [41] выполняется лишь для узкого круга объектов с малой критической температурой, когда величина α T <<1. Особенно хорошо выполняется это неравеноство для таких веществ как Не (Тk=5,3 К) Δμ=1.005h; Н2 (Тk=33,23 К) — Δμ=1,02 h; Nе (Тk=44,7 К)–Δμ=1,04 h.

Для веществ с высокими критическими температурами (α⋅Tk3>>1) высотное изменение химического потенциала описывается соотношением |Δμ|=|ΔU|=α⋅Tk3h. Из этого соотношения следует, что увеличение критической температуры приводит к увеличению внутреннего электромагнитного поля |ΔU| в неоднородном КФ.

2. Согласно ФТФП [4] СКФ по своей структуре является флуктуационно-дисперсной системой - газом флуктуаций параметра порядка, размер которых определяется радиусом корреляции системы Rc. Если признать, что молекулы вещества, образующие флуктуации параметра порядка, являются источниками элекромагнитных молекулярных полей, то внутри флуктуации параметра порядка и вне ее существуют радиальные электромагнитные поля, окружающие эту флуктуацию параметра порядка. Таким образом, согласно ФТФП [2-4] основным источником электромагнитного поля является флуктуационная структура КФ – газ флуктуаций параметра порядка.

В связи с тем, что вблизи КТ система находится во внешнем гравитационном поле h, то количество флуктуаций параметра порядка Nф(h, t) размером Rc(h, t) на различных высотах z будет различно. Поэтому суммарные электромагнитные поля этих флуктуаций параметра порядка на различных высотах z также будут различны. Поскольку плотность вещества на дне камеры больше, чем в ее верхней части, то и величины электромагнитных полей флуктуаций параметра порядка на дне камеры будут больше, чем в ее верхней части. В связи с этим, в такой системе возникает градиент электромагнитного поля |dU/dh|>>1. 

3. Весомым фактором наличия в системе неоднородного в вертикальном направлении электромагнитного поля является физический механизм образования этого внутреннего электромагнитного поля, индуцированного полем гравитации Земли, предложенный в работе [43].  Согласно [43] этот механизм связан с электромагнитными полями отдельных анизотропных флуктуаций параметра порядка, ориентированных в направлении действия поля гравитации Земли. Об анизотропном характере флуктуаций параметра порядка вблизи критической точки свидетельствуют теоретические исследования академика Андреева [44]. Экспериментальным подтверждением выводов Андреева являются данные деполяризованного рассеяния света этими анизотропными флуктуациями параметра порядка, представленые в работах [45,46]. (Более подробно эта информация изложена в статьях [43-46])

4. Следующим фактором, указывающим на наличие в системе неоднородного в вертикальном направлении электромагнитного поля, являются признаки взаимодействия электромагнитных полей отдельных флуктуаций параметра порядка с электрическими полями ионов при внесении их в неоднородный критический флюид [47]. В зависимости от знака заряда q1± внесенного иона и их масс m1>< m2 внутреннее неоднородное электромагнитное поле в неоднородной системе увеличивается либо уменьшается, что приводит к изменению величины гравитационного эффекта в неоднородном критическом флюиде и к изменению критических параметров вещества [48].

Указанные факты подробно рассмотрены в публикациях [45-48].

5. Наличие в неоднородной системе внутреннего неоднородного электромагнитного поля подтверждается предложенной в работах [49,50] моделью системы вблизи КТ как газа флуктуаций параметра порядка, обладающего свойствами реального газа Ван-дер-Ваальса [9]. В этой модели учтены собственный объем флуктуации параметра порядка и силы электромагнитного взаимодействия между ними. Предложенная модель КФ [49,50] является естественным продолжением симметричной модели КФ как газа флуктуаций параметра порядка ФТФП [2-4]. Учет механизма сил взаимодействия электромагнитных полей отдельных флуктуаций параметра порядка приводит к асимметричному уравнению состояния КФ. Этот вывод подтверждается экспериментально [34,50,51].

Кроме того, в работах [52,53] показано, что добавление ионов в такую флуктуационную систему приводит к уменьшению асимметрии уравнения состояния КФ. При этом дальнейшее увеличение концентрации ионов, увеличивая силы взаимодействия между флуктуациями параметра порядка приводит даже к изменению знака асимметрии уравнения состояния вещества.

  6. Внесение заряженных частиц - ионов различных знаков q1± во флуктуационную систему – КФ, увеличивая электромагнитные поля отдельных заряженных флуктуаций параметра порядка приводит к увеличению сил взаимодействия между ними и, следовательно, к уменьшению коэффициента объемного расширения системы [54]. Этот вывод подтвержден на основе анализа экспериментальных данных работ [55,56].

  7. Электромагнитный характер внутреннего неоднородного поля следует из результатов экспериментальных и теоретических исследований, представленных в работах [57-60]. В этих работах показано, что под действием электрического [57,58] или магнитного поля [59,60] изменяется величина гравитационного эффекта, а также величина критической температуры исследованных объектов.

6. Свойства внутреннего неоднородного электромагнитного поля флуктуаций параметра порядка. Условие равновесия  неоднородного КФ в поле гравитации Земли

Необходимо отметить, что обнаруженное в неоднородном КФ [25,31,32,34,36,42] столь значительное неоднородное электромагнитное поля |ΔU(z)|>>|h| стимулировало экспериментальные исследования различных свойств этого внутреннего неоднородного поля [42,61-68]. В этих исследованиях впервые было показано, что величина этого поля зависит от критической температуры вещества Tк [42,68], то есть, от сил межмолекулярного взаимодействия; от линейных размеров L [61-63,65,68] и формы системы [63,65]; от средней плотности заполнения образца веществом [67]. В этих работах впервые показано, что при увеличении линейного размера L макро-системы градиент внутреннего электромагнитного поля уменьшается (dU/dh~L-x). Следует отметить, что обнаруженное экспериментально [61-63,65,68] влияние геометрического фактора на свойства КФ согласуется с теоретическими расчетами М. Фишера [69] свойств малых ограниченных систем l<<L (Δμ~l-1/ξ) в критическом состоянии.

Подробная информация об указанных выше нелинейных свойствах внутреннего неоднородного электромагнитного поля |ΔU(h)|>>|h|, индуцированного полем гравитации Земли, представлена в статьях [42,61-68].

Обнаруженные в [42,61-68] особенности поведения величины неоднородного внутреннего поля |ΔU(h)|>>|h| в веществе приводят к тому, что условие равновесия пространственно неоднородного КФ во внешнем гравитационном поле  h  должно быть представлено в виде [5,6,34]: