Группа ученых из Японии доказала, что силовые линии магнитного поля, создаваемого простейшими системами проводников с током, могут образовывать хаотические трехмерные структуры.

Силовые линии магнитного поля в системе из двух проводников (иллюстрация авторов работы)

Магнитные линии прямолинейного проводника имеют, как известно, форму концентрических окружностей. Токи в плазме, напротив, создают магнитные поля, схема прохождения силовых линий которых имеет чрезвычайно сложный вид; в 2007 году испанские физики показали, что такие поля можно наблюдать и при определенном расположении обычных проводников в пространстве.

Японские исследователи рассмотрели максимально простые варианты размещения проводников, которые часто встречаются в современных электронных приборах. Основная часть работы посвящена анализу системы из двух замкнутых петель, ориентированных под углом 90˚ друг к другу. Использованная компьютерная программа случайным образом выбирала точку пространства в непосредственной близости от проводников и проводила вычисления по стандартным формулам; затем она продвигалась вперед в направлении поля и повторяла расчеты. В результате ученым удалось проследить за одной из силовых линий (см. рис.), которая многократно огибала виртуальные проводники, но не замыкалась. Незначительно изменив положение начальной точки, авторы получили совершенно другую траекторию, что полностью соответствует определению хаотического поведения.

При настройке параметров модели ученые обнаружили, что в случае петель достаточно больших диаметров силовые линии располагаются упорядоченно, хотя и имеют весьма сложный вид: сказывается воздействие геомагнитного поля. Хаотическое расположение линий наблюдалось в более скромных по размерам системах проводников, напоминающих те, что используются в компьютерах и сотовых телефонах.

В ближайшем будущем авторы планируют создать макет для практической проверки своих расчетов.

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Physical Review E.

Подготовлено по материалам Американского физического общества.