คุณสมบัติทางแม่เหล็กของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่พบในบรรยากาศในระดับร่องรอยซึ่งไม่สามารถดำรงชีวิตได้ สังเคราะห์จากไฮโดรคาร์บอนและน้ำ ก๊าซไฮโดรเจนเป็นส่วนที่เบาที่สุดของโมเลกุล H2O ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและเป็นพื้นฐานที่สุดของธาตุทั้งหมด เป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาค่อนข้างดีซึ่งเข้าสู่ส่วนผสมทางเคมีกับองค์ประกอบส่วนใหญ่และถูกแรงแม่เหล็กขับไล่เล็กน้อย

ฟิสิกส์ส่วนใหญ่ทุ่มเทให้กับการศึกษาผลกระทบที่เกิดขึ้นภายในวัสดุต่างๆ โดยการประยุกต์ใช้สนามแม่เหล็ก ในอะตอมของไฮโดรเจน นิวเคลียสที่มีโปรตอนที่มีประจุบวกเพียงตัวเดียว ซึ่งยังคงนิ่งอยู่นั้น โคจรรอบโดยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเพียงตัวเดียว การกำหนดค่าดังกล่าวอาจให้ความรู้สึกว่าไฮโดรเจนมีแรงดึงดูดทางแม่เหล็กที่ทรงพลัง แต่นี่ไม่ใช่กรณี ก๊าซไฮโดรเจนเป็นเพียงแม่เหล็กที่อ่อนมากเท่านั้น เหตุผลก็คือไม่พบอะตอมของไฮโดรเจนอย่างโดดเดี่ยว พวกมันถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลซึ่งมีพลังงานเคมีต่ำกว่าอะตอมที่แยกจากกัน ภายในโมเลกุลนี้ โมเมนตัมของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับของเพื่อนบ้าน จากปรากฏการณ์นี้ โมเลกุลจึงเป็นเพียงแม่เหล็กอ่อนๆ และถือว่าไม่มีโมเมนต์แม่เหล็กถาวร

ไฮโดรเจนเป็นสารไดแม่เหล็ก Diamagnetism เกิดขึ้นในวัสดุที่อะตอมมีอิเล็กตรอนคู่กัน ตามกฎของฟาราเดย์ เมื่อโมเลกุลไฮโดรเจนสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจร จะเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของพวกมันเล็กน้อย เมื่อสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น สนามเหนี่ยวนำจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งอิเล็กตรอนของโมเลกุลได้รับประสบการณ์เป็นแรง ด้วยหลักการทางฟิสิกส์นี้ โมเลกุลไฮโดรเจนจะได้รับโมเมนต์แม่เหล็กเหนี่ยวนำ โมเมนต์เหนี่ยวนำนี้อยู่ตรงข้ามกับสนามที่ใช้และเรียกว่าไดอะแมกเนติก ด้วยหลักการทางฟิสิกส์เหล่านี้ ไฮโดรเจนถูกแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ๆ ขับอย่างแผ่วเบา

แม่เหล็กเป็นแรงสำคัญที่กำหนดรูปแบบของพลาสมาหรือสสารที่แตกตัวเป็นไอออน บริเวณไฮโดรเจนรอบดาราจักรก็เป็นพลาสมาเช่นกัน แม้ว่าระดับการแตกตัวเป็นไอออนจะน้อยก็ตาม ระดับของการแตกตัวเป็นไอออนในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์แตกต่างกันไปจากระดับนั้นในบริเวณไฮโดรเจนไปจนถึงสถานะที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ในบริเวณอื่นของอวกาศ อย่างไรก็ตาม ในอวกาศ แม้แต่พลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างอ่อนในบริเวณไฮโดรเจนก็ยังทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า พลาสมาแบบแม่เหล็ก เช่น ที่บรรจุอยู่ในบริเวณไฮโดรเจน เป็นสถานะที่มีอำนาจเหนือกว่าในเอกภพโดยรวม