SPIN AND ORBITAL MAGNETIC FLUXES IN CONDUCTORS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The quantum of the magnetic flux caused by an elementary electric current caused by the motion of a single electron is a calculated value. He was identified by F. London based on the assumption that a single electron can develop a quantum of kinetic momentum. Later, L. Cooper introduced the idea of two-particle quantum systems of electrons in conductors, correlations between which occur as a result of the exchange of acoustic quanta (phonons). These systems became known as Cooper pairs. The assumption that a Cuper pair can develop not two, but one quantum of kinetic momentum, leads to a reduction in the calculated magnitude of the magnetic flux quantum by half. Further measurements performed by B.S. Deaver, W.M. Fairbank, R. Doll, and M. Nebauer showed that the minimum magnetic flux is two times less than the quantum of light. This served as the basis for establishing this value as the official value of the magnetic flux quantum. The purpose of the study is to rethink these circumstances and, in particular, to determine the spin magnetic flux of an electron. The formula of the classical electron radius is not suitable for either a ball or a sphere. Since it is not precisely defined, this gives freedom for assumptions when describing the spin of an electron, including in the form of a material point rotating around a circle, the mass of which is equal to the mass of the electron. This assumption, supported by subsequent rigorous proof unrelated to it, allows us to establish that there are two quantities for the magnetic flux quantum, namely, the spin quantum and the orbital quantum (quantum F. London).

About the authors

Igor’ P. Popov

Kurgan State University

Author for correspondence.
Email: uralakademia@kurganstalmost.ru
ORCID iD: 0000-0001-8683-0387

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of  the Department of Theoretical, Experimental Physics and  Computer Methods of Physics

Russian Federation

References

  1. Pavlov V.D. On the electronic quantum structures of conductors. Physics of Complex Systems. 2025; 6(1):49‒53.
  2. https://www.doi.org/10.33910/2687-153X-2025-6-1-49-53 EDN MDSAWK
  3. Избрехт А.Р. О квантовании магнитного потока. Международный научно-ис-следовательский журнал. 2024;2(140):1–11. https://doi.org/10.23670/IRJ.2024.140.7
  4. Talantsev E.F. Quasi-classical model for real space shape of the Cooper pair probability density. Superconductivity: Fundamental and Applied Research. 2024;(2):57‒65. https://doi.org/10.62539/2949-5644-2024-0-2-57-65
  5. Хайдарова О., Сахеров Д. Сверхпроводи-мость в полупроводниках: перспективы и исследования. Академическая публицистика. 2025;(1-1):11‒13.
  6. Cooper L.N., Bear M.F. The BCM theory of synapse modification at 30: Interaction of theory with experiment. Nature Reviews Neuroscience. 2012;13:798–810. https://doi.org/10.1038/nrn3353
  7. Seeger R.L., Forestier G., Gladii O., Leiviskä M., Auffret S., Joumard I., Rubio-Roy M., Baltz V., Gomez C., Buzdin A.I., Houzet M. Penetration depth of cooper pairs in the irmn antiferromagnet. Physical Review B. 2021;104:054413. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.054413
  8. Daido A., Yanase Y. Rectification and nonlinear hall effect by fluctuating finite-momentum cooper pairs. Physical Review Research. 2024;6:L022009. https://doi.org/10.1103/physrevresearch.6.l022009
  9. Chan A.K., Cubukcu M., Montiel X., Komori S., Vanstone A., Thompson J.E., Perkins G.K., Kinane C.J., Caruana A.J., Boldrin D., Blamire M., Robinson J., Eschrig M., Kurebayashi H., Cohen L.F. Controlling spin pumping into superconducting Nb by proximity-induced spin-triplet cooper pairs. Communications Physics. 2023;6:287. https://doi.org/10.1038/s42005-023-01384-w
  10. Furukawa T., Miyagawa K., Matsumoto M., Sasaki T., Kanoda K. Microscopic evidence for preformed cooper pairs in pressure-tuned organic superconductors near the MOTT transition. Physical Review Research. 2023;5:023165. https://doi.org/10.1103/physrevresearch.5.023165
  11. Ishida K., Matsueda H. Two-step dynamics of photoinduced phonon entanglement generation between remote electron-phonon systems. Journal of the Physical Society of Japan. 2021;90:104714. https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.104714
  12. Liu Y., Han Ya., Yu Ju., Zhang H., Yin Q., Lei H., Hu J., Zhang D. Visualizing electron-phonon and anharmonic phonon–phonon coupling in the kagome ferrimagnet GDMN6SN6. Applied Physics Letters. 2023;122.
  13. https://doi.org/10.1063/5.0152116
  14. Wu Ch., Liu Ch. Effects of phonon bandgap on phonon–phonon scattering in ultrahigh thermal conductivity θ-phase TAN. Chinese Physics B. 2023;32(4):046502. https://doi.org/10.1088/1674-1056/acb201
  15. Попов И.П. Сведение постоянной Планка к классическим фундаментальным константам. Вестник Удмуртского университета. Физика и химия. 2014;3:51–54.
  16. Popov I.P. Seven Singular Points in Quantum Mechanics. Technical Physics. 2024;69:2406–2408. https://doi.org/10.1134/S1063784224700427
  17. Жерновой А.И. Квантование магнитного потока, создаваемого наночастицей магнетита. Научное приборостроение. 2018;28(2):45–48.
  18. Вилков Е.А., Никитов С.А., Бышевский-Конопко О.А., Cафин А.Р., Фомин Л.А., Чигарев С.Г. Частота спин-инжекционного излучения в магнитном переходе с учетом спиновой подвижности электронов. Физика твердого тела. 2020;9:1507–1513.
  19. https://doi.org/10.21883/FTT.2020.09.49778.19H
  20. Дериглазов А.А. Неминимальное спин-полевое взаимодействие классического электрона и квантование спина. Письма в журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». 2020;17:755.
  21. Мурадян А.Ж., Бадалян Д.А. Спин-зависимое многоканальное туннелирование электрона в квантовой проволоке в продольном магнитном поле. Известия вузов. Физика. 2024;67:5–14.
  22. https://doi.org/10.17223/00213411/67/7/1
  23. Tazhen A.B., Dosbolayev M.K. Measuring the self-generated magnetic field and the velocity of plasma flow in a pulsed plasma accelerator. Recent Contibutions to Physics. 2021;(2):30‒39. https://doi.org/10.26577/10.26577/RCPh.2021.v77.i2.04
  24. Сокол-Кутыловский О.Л. Магнитомодуляционные датчики на основе аморфных ферромагнитных сплавов для измерения слабых магнитных полей. Физические основы при-боростроения. 2022;11(4):45‒48.
  25. https://doi.org/10.25210/jfop-2204-MS
  26. Azar M.El., Bouhlal A., Jellal A. Boosting energy levels in graphene magnetic quantum dots through magnetic flux and inhomogeneous gap. Physica B: Condensed Matter. 2024;685:416005. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.416005
  27. Azar M.El., Bouhlal A., Alhaidari A.D., Jellal A. Effect of magnetic flux on scattering in a graphene magnetic quantum dot. Physica B: Condensed Matter. 2024;675:415610. https://doi.org/10.1016/j.physb.2023.415610
  28. Bryon Ja., Weiss D.K., You X., Sussman S., Croot X., Huang Z., Koch J., Houck A.A. Time-dependent magnetic flux in devices for circuit quantum electrodynamics. Physical Review Applied. 2023;19:034031.
  29. https://doi.org/10.1103/physrevapplied.19.034031
  30. Лебедев В. Решение парадокса спина электрона. Norwegian Journal of Development of the International Science. 2021;58:37–41. https://doi.org/10.24412/3453-9875-2021-58-1-37-41
  31. Кооп И.А., Бедарев Е.В., Отбоев А.В., Шатунов Ю.М. Свободная прецессия спинов как альтернатива методу резонансной деполяризации в будущих электрон-позитронных коллайдерах. Письма в журнал «Физика элементарных частиц и атомного ядра». 2024;21(3):385–392.
  32. Бадалян Д.А., Мурадян А.Ж. Спин-зависимое многоканальное рассеяние электрона в квантовой проволоке с точечным дефектом. Proceedings of the National Academy of Sciences Physics. 2022;59–69. https://doi.org/10.54503/0002-3035-2022-57.1-59
  33. Попов И.П. Магнитные особенности про-водников с различной проводимостью. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025;1(51):9‒14. http://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-1(51)-9-14
  34. Серебрякова А.А., Загуляев Д.В., Шлярова Ю.А., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е. Исследование параметров кристаллической решетки, фазового состава и структуры сплава АК5М2 после поверхностного модифицирования титаном и последующего облучения электронным пучком. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2022;1(39): 63–68.
  35. Popov I.P. Combined Vectors and Magnetic Charge. Technical Physics. 2024;69:2397–2405. https://doi.org/10.1134/S1063784224700415
  36. Шляров В.В., Загуляев Д.В., Аксенова К.В. Изменение механических характеристик технически чистого алюминия в условиях воздействия магнитного поля. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2022;2:10–16.
  37. Лосев Г.Л., Ельтищев В.А. Электромагнитные измерения уровня и проводимости цветных металлов. Вестник Пермского университета. Физика. 2020;4:63–68.
  38. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2020-4-63-68
  39. Сандалов Е.С., Синицкий С.Л., Аржанников А.В., Павлюченко В.А., Бак П.А., Гинзбург Н.С., Логачев П.В., Мещеряков И.Н., Никифоров Д.А., Песков Н.Ю., Протас Р.В., Рябченко К.К., Ско-вородин Д.И. Магнитная система субгига-ваттного терагерцового лазера на свободных электронах на основе килоамперного пучка релятивистских электронов. Известия вузов. Радиофизика. 2023;66(7-8):538–554.
  40. https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_07_538
  41. Зенин А.А. Параметры пучковой плазмы плазменного источника электронов при инжекции низкоэнергетичных электронов. Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР. 2021;1-1:212–215.
  42. Бочков Е.И., Бабич Л.П., Куцык И.М. Зависимость частоты наработки электронов высоких энергий в гелии от модели углового рассеяния электронов. Физика плазмы. 2021;47(10):935–949. https://doi.org/10.31857/S0367292121090018
  43. Поклонский Н.А., Деревяго А.Н., Вырко С.А. Спин-фононный магнитный резонанс электронов проводимости в кристаллах антимонида индия. Журнал прикладной спектроскопии. 2020;87(4):595–604.
  44. Степанян А.Г. Совместное влияние ограничения акустических фононов и спин-орбитального взаимодействия на скорость потерь энергии горячими электронами в нанопроволоке. Proceedings of the National Academy of Sciences Earth science. 2023;87–94.
  45. https://doi.org/10.54503/0321-1339-2023.123.3-4-87
  46. Корнилович А.А., Литвинов В.Г. Спин-орбитальная связь спаренных двумерных электронов и фактор заполнения уровней ландау в режиме дробного квантового эф-фекта Холла. Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2021;77:130–140.
  47. https://doi.org/10.21667/1995-4565-2021-77-130-140
  48. Анисимова Г.П., Долматова О.А., Крылов И.Р., Цыганкова Г.А. Прямые матричные элементы оператора энергии взаимодействия спин-чужая орбита в конфигурациях с p- и h-электронами на внешних оболочках. Журнал прикладной спектроскопии. 2023;90(1):5–12. https://doi.org/10.47612/0514-7506-2023-90-1-5-12
  49. Павлов В.Д. Расчетный минимальный радиус позитрония. Инженерная физика. 2024;2:24–29. https://doi.org/10.25791/infizik.2.2024.
  50. Павлов В.Д. О корректности размера позитрония. Вестник Томского государственного университета. Химия. 2024;33:24‒32. https://doi.org/10.17223/24135542/33/2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).