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Los electrones tienen espín y momento magnético porque sí: un repaso a cómo funcionan los imanes y su «fuerza invisible» que nos parece mágica
Para mi pocas cosas son tan mágicas en la física como el magnetismo; quizá los giróscopos, pero poco más. Ahora bien, entender cómo funciona el magnetismo de los imanes, que permite sujetar objetos, levitar o generar electricidad requiere conocer mucho más sobre ellos.
En este vídeo de Ciencia de sofá se explica precisamente cómo funcionan los imanes y por qué no todo puede ser magnético. Es una explicación sencilla a la par que divertida, más propia de clase de física de adolescentes que de divulgación científica, entretenida de ver.
La clave está en los electrones y en una de sus propiedades cuánticas, el espín. El espín es difícil de imaginar porque en mecánica cuántica todo parecido con la realidad es pura coincidencia, pero digamos que cuando los electrones del átomo están libres y sus espines están alineados los átomos se comportan como minúsculos imanes. Junta muchos iguales y ya tienes un efecto macroscópico, algo capaz de «pegar» un recuerdo veraniego en la puerta de la nevera o generar electricidad con el cableado adecuado.
Pero no todo puede ser magnético, porque se requieren tres cosas:
- Electrones desemparejados: algunos átomos tienen electrones con momentos magnéticos que no se anulan y se refuerzan entre sí. El cobre o el hierro los tienen. En cambio los que los tienen emparejados no pueden magnetizarse.
- Alineación entre átomos: en los materiales ferromagnéticos los momentos magnéticos de los átomos apuntan en la misma dirección. En el hierro o el neodimio esto también puede ser así.
- Dominio magnético ordenado: las regiones internas (dominios) del material deben estar alineadas para producir un campo magnético perceptible a nivel macro. Esto puede conseguirse imantándolo, esto es, frotándolo con un imán fuerte.
Con hierro, níquel, gadolinio o aleaciones como el neodimio-hierro-boro se pueden fabricar buenos imanes.
La respuesta a la pregunta que titula el vídeo es curiosamente algo fundamental: ¿Y por qué los electrones tienen espín y momento magnético? Pues porque sí. Es una propiedad fundamental de la materia, como la masa o la carga eléctrica. De momento hay que conformarse con esa explicación; tal vez en el futuro sepamos algo más sobre cómo funciona el universo y demos con algo más básico al respecto.
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