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收起左侧 <h2 class="ts"> 中子让强磁场变得可见,比地球强百万倍 </h2> [复制链接]
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保罗谢勒研究所的科学家开发了一种新方法,可以精确地测量强磁场,使用从SINQ散裂源获得的中子。因此,在未来,将有可能测量已经安装在设备中磁铁的磁场,从而使其他探测技术无法测量,其研究成果发表在了《自然通讯》期刊。中子,顾名思义,是电中性的,几乎是所有原子核的组成部分,由于所谓的自旋,中子与磁场相互作用。
中子让强磁场变得可见,比地球强百万倍


保罗谢勒研究所PSI的研究人员现在已经证明,这个特性可以用来可视化磁场。研究使用极化中子,这意味着所有的中子都有相同的自旋方向。如果极化中子束穿过磁场,就能在磁场后面探测到中子束的折射。从折射图中可以重建磁场,特别是磁场强度的差异。这种方法,也称为偏振中子光栅干涉法(pnGI),首次被用于测量磁场。
比地球磁场强一百万倍
偏振中子光栅干涉法可用于测量非常强的磁场,其梯度强度约为每厘米1特斯拉。保罗谢勒研究所PSI的中子研究员克里斯蒂安格伦茨威格表示:这使得磁场强度可以达到地球磁场强度的100万倍左右,到目前为止,中子只能用来测量明显较弱的磁场。
从交流发电机到核磁共振成像系统
这种新方法有许多应用前景,最重要的是中子能无损地穿透大多数材料。这项研究的第一作者、PSI的博士生雅各布瓦尔塞奇(Jacopo Valsecchi)解释说:还可以探测难以探测到的磁场,因为它们已经内置在设备中。应用范围从交流发电机到能源供应系统的许多组件,从医学上使用的磁共振成象系统到磁场。研究人员用计算机模型模拟了预期的测量结果,证明了该方法是有效的。
中子让强磁场变得可见,比地球强百万倍


然后,验证了通过实际测量是否可以得到类似的结果,模拟结果和实际测量结果非常吻合。用这种新方法,磁场的波动也能被探测到。例如,即使是永磁体,比如冰箱门上常见的磁铁,也没有均匀的磁场,现在可以探测到可能的梯度,即使磁场非常强。中子的固有磁矩与其电荷中性相结合,是一种独特的性质,可以用来研究物质中的磁现象。
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在此研究中提出如何利用冷极化中子束在中子光栅干涉术中,使可视化和表征磁性能在微观尺度上的宏观样品。被测信号来源于磁势引起的相移,能够探测到以前无法探测到的磁场梯度,其阶数为T cm - 1,将探测范围扩大了一个数量级。将方形单轴磁场引起的相移可视化并量化,并基于霍尔探针测量磁场分布的理论计算验证了实验结果,这使研究进一步扩展到非均匀和各向异性磁场分布的研究。
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