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物質の持つ基本的な値の反転
ある小さな磁石に強烈な磁石を近づけ場合、その極が同じ向きなら小さな磁石の極は反転するのでしょうか? また、あるプラスとマイナスの対になった電荷を持った物体に、強烈な電荷を持つ物体を近づけた場合、その極が同じ向きなら前者の電荷が反転するような事象は起こるのでしょうか? その他、物質の持つ基本的な値(例えば電荷・スピン・その他正負がある値)が、何らかの作用により反転する事象がありましたら教えてください。 但し、これらは保存則を成立させるため、単独で極性が反転することはないと思うので、ある値が反転したら、その反対の値がまた反転するはずだと思います。
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自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方 コンデンサに直流電圧をかけると、金属中の自由電子 の分布が偏り両極間に相対的に電荷(静電場)が生じま すね。 このとき、金属内の原子から自由電子が移動して抜けて しまった部分をホール(正孔)と呼ぶと習いました。 これは金属内で自由電子という質量をもつものが移動し た結果と思います。 この場合、自由電子の負電荷量とその抜け穴の見かけ の正電荷量は作用と反作用の関係に相当しますから同 等にならざるを得ませんよね。 一方、原子核と電子はそれぞれの正電荷と負電荷が拮 抗し見かけ上中性を保っている状態と考えてよいですか? 仮に水素原子(陽子1個、電子1個)を考えた場合、陽子 はあくまで陽子、電子はあくまでも電子ですね? その場合、 (1)陽子の正電荷は負電荷の抜け穴(正電荷ホール) と考えるべきで見かけ上のものなのか? (2)それとも負に対し「正の電荷」というものがあると考 えるべきなのか? どちらでしょうか? (1)である場合「正電荷」とは単に「負電荷」に対する 反作用ということかと思います。(当然正負の絶対 値は同等になるかと..) しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合で も、その負電荷相当の正電荷が反作用として現れ なければならないと思いますが実際はそうならない ですよね。 (2)である場合、陽子の電荷と電子の電荷の間のどこ かの中性値を基底に正負に振動でもしていない限り 正負の値が必ずしも同等にならないと思えます。 しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合、中 性点が無くなり振動はできないので負電荷単独で現 れることができなくなってしまいます。 質量のある自由電子と異なり電荷自体はポテンシャ ルエネルギーのようなもので質量があるとは思えない ので「ある種の中性状態からの偏り」ならば中性に対 して「正の電荷」、「負の電荷」があってもよい、つまり (2)でもよいようにも思えますが... (但し、なぜ正負の素量が同じ値をとるのかという謎は 残りますが...「何故」には答えられないことが多い) この質問箱で似たような質問と回答を拝見したのですが、 どうも、「自由電子とホール(正孔)」、「正電荷と負電荷」 の違いがゴッチャになっているような気がしましたが.. いかがなものでしょう?
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補足
懇切丁寧なご説明ありがとうございます。 よくわかりました。さらに下記について教えてください。 ブルーバックス「場とはなにか」 故都築卓司先生著 P160に「強磁性体というのは、固体の中で原子磁石が整列しているものをいう。電子1個も小さな棒磁石だが、原子も棒磁石としての機能をもち、この場合にも“スピン”と呼ぶ。 ところが多少温度があがって、何らのひょうしに一部のスピンが反対方向をむくと、将棋倒し的にスピンの傾きが移動していく。これを“スピン”波と呼ぶ。」とあるのですが、この「何らのひょうし」とはどのようなことがあるのでしょうか?