آهن‌ربا چرا جذب می‌کنه؟

یه آهن‌ربای یخچال بردار و توی آشپزخونه بچرخون. به در یخچال می‌چسبه، به گیره‌ی کاغذ، به ماهیتابه. ولی سراغ قابلمه‌ی آلومینیومی که بری، عملاً هیچ کششی حس نمی‌کنی. پس «آهن‌ربا هر فلزی رو جذب می‌کنه» درست نیست. اون سه تا چیزی که چسبیدن یه وجه مشترک دارن: همه‌شون آهن دارن. فولادِ در یخچال و ماهیتابه هم بیشترش آهنه.

برای این‌که بفهمی آهن چه فرقی داره، باید بری سراغ ریزترین قطعه‌ها. ریشه‌ی آهن‌ربایی بار الکتریکیِ در حرکته، و هر الکترون خودش مثل یه آهن‌ربای خیلی کوچیک رفتار می‌کنه. ولی توی بیشتر مواد، الکترون‌ها طوری کنار هم قرار می‌گیرن که آهن‌ربای ریز هرکدوم اثر یکی دیگه رو خنثی می‌کنه. برای همین چوب، پلاستیک و آلومینیوم در کل آهن‌ربا نیستن.

فقط چند ماده این قاعده رو به‌هم می‌زنن. مهم‌ترینشون آهن، نیکل و کبالتن، و توی دمای اتاق گادولینیوم هم به این جمع اضافه می‌شه. توی این مواد یه اثر از دنیای اتم‌ها آهن‌ربای ریز هر اتم رو با آهن‌ربای اتم‌های همسایه‌ش هم‌جهت نگه می‌داره. حالا ببین چی می‌شه: آهن‌رباهای ریز به‌جای این‌که همدیگه رو خنثی کنن، روی هم جمع می‌شن.

این هم‌جهتی توی گروه‌هایی از اتم‌ها اتفاق می‌افته که اندازه‌شون از حدود یک‌دهم میلی‌متر تا چند میلی‌متره. به هر کدوم از این گروه‌ها می‌گن حوزه‌ی مغناطیسی. داخل هر حوزه، آهن‌ربایی قویه. ولی توی یه تکه آهن معمولی، هر حوزه رو به یه سمت دیگه‌ست و حوزه‌ها همدیگه رو خنثی می‌کنن. برای همین میخی که از جعبه درمیاری آهن‌ربا نیست و گیره‌ی کاغذ رو نمی‌کشه، با این‌که پر از آهن‌رباهای کوچیک و قویه.

حالا آهن‌ربا رو نزدیک همون میخ ببر. آهن‌ربا دور خودش یه میدان مغناطیسی داره. توی این میدان، حوزه‌هایی از میخ که با جهت آهن‌ربا هم‌سو هستن بزرگ می‌شن و بقیه کوچیک. دیگه جهت حوزه‌ها همدیگه رو خنثی نمی‌کنه و میخ خودش یه آهن‌ربا می‌شه؛ تا وقتی آهن‌ربا کنارشه.

میخ آهن‌ربایی‌ش رو از خود آهن‌ربا می‌گیره و هم‌جهت با میدان اون می‌شه. پس میخ همیشه جوری آهن‌ربا می‌شه که به سمت آهن‌ربا کشیده بشه، هر سرِ آهن‌ربا رو که جلو ببری. برای همین آهن‌ربای یخچال هیچ‌وقت گیره‌ی کاغذ رو هل نمی‌ده و همیشه می‌کشه.

آهن‌ربا رو که دور کنی، حوزه‌های بیشتر آهن‌ها دوباره به‌هم می‌ریزن و میخ گیره رو ول می‌کنه. ولی بعضی مواد هم‌جهتی رو نگه می‌دارن و خودشون آهن‌ربای دائمی می‌شن که حتی میلیون‌ها سال آهن‌ربا می‌مونن. قوی‌ترین آهن‌رباهای امروز از ترکیب فلزهای کمیاب ساخته می‌شن، مثل نئودیمیم، و ساماریم همراه با کبالت.

گرما این نظم رو به‌هم می‌زنه. آهن رو بالای حدود ۷۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد گرم کنی، یه‌باره آهن‌ربایی‌ش رو از دست می‌ده، چون لرزش اتم‌ها از اون اثری که هم‌جهت نگهشون می‌داره قوی‌تر می‌شه.

اون قابلمه‌ی آلومینیومی هم کاملاً بی‌واکنش نیست. آلومینیوم و اکسیژن خیلی کم جذب آهن‌ربا می‌شن، و همه‌ی مواد، از آب و پوست تا چوب و پلاستیک، یه ذره ازش دفع می‌شن؛ اون‌قدر کم که توی زندگی روزمره حسش نمی‌کنی. با یه آهن‌ربای خیلی قوی همین دفع ضعیف دیده می‌شه: پژوهشگرها توی هلند یه قورباغه‌ی زنده رو توی هوا معلق نگه داشتن، چون بدن جاندارها بیشترش از آب و مولکول‌هاییه که کمی دفع می‌شن. آهن‌ربایی هم هست که با برق روشن و خاموش می‌شه، و اون خودش یه پرسش جداست.