أصغر مجال مغناطيسي يقاس بأبرد مادة

مسح النيوترونات
تظهر خطوط التدفق المغناطيسي داخل عينة من الرصاص فائق التوصيل في اتجاهين مختلفين. شريط المقياس 5 مم. الائتمان: HZB

تقيس أجهزة قياس المغناطيسية الاتجاه أو القوة أو التغيرات النسبية للمجالات المغناطيسية في نقطة معينة في المكان والزمان. تستخدم المقاييس المغناطيسية في العديد من المجالات البحثية ، ويمكنها أيضًا مساعدة الأطباء على رؤية الدماغ من خلال التصوير الطبي أو مساعدة علماء الآثار في اكتشاف الكنوز الموجودة تحت الأرض دون حفر الأرض. بعض المجالات المغناطيسية ذات الأهمية الكبيرة ، مثل تلك التي ينتجها الدماغ ، ضعيفة للغاية. إنه أضعف بمليار مرة من مجال الأرض. لذلك ، يلزم وجود مقاييس مغناطيسية عالية الحساسية لاكتشاف هذه المناطق الضعيفة. لهذا الغرض ، تم اختراع أجهزة فائقة التوصيل. تم اختراع العديد من التقنيات الغريبة ، حيث يمكن إجراء قياسات للأبخرة الذرية التي تم فحصها باستخدام الليزر. في أحدث دراسة ، يمكننا القول أن "أصغر مجال مغناطيسي تم قياسه باستخدام أبرد مادة" بقيم كمية.

حتى الشوائب التي تعطي بعض الماس لونه تم قياسها باستخدام أجهزة استشعار مغناطيسية. ولكن حتى الآن ، ظلت دقة كل هذه التقنيات عند نفس المستوى تقريبًا. هذا يعني أن بعض الإشارات المغناطيسية أضعف من أن يتم اكتشافها.

في الفيزياء ، يحدد هذا القيد رقمًا يسمى تحليل الطاقة لكل عرض نطاق. يُشار إلى هذا باسم "ER". يحدد "ER" الاستبانة المكانية ومدة القياس وحجم المنطقة المكتشفة.

حوالي عام 1980 ، وصلت المستشعرات المغناطيسية فائقة التوصيل إلى ER = ħ ، ولم يعمل أي جهاز استشعار بشكل أفضل منذ ذلك الحين.

باستخدام شركة الأكوان
المؤلفان المشاركان للورقة ، سيلفانا بالاسيوس وسيمون كووب ، يتلاعبان بالإعداد التجريبي في المختبر في ICFO. الائتمان: ICFO

ما هو المستخدم في معايير القياس؟

(ħ ، يُنطق "h bar" ، هو ثابت بلانك الأساسي ، ويسمى أيضًا تأثير الكم).

الباحثون سيلفانا بالاسيوس ، باو غوميز ، سيمون كووب ، البروفيسور. حقق كل من Morgan Mitchell و Chiara Mazzinghi و Roberto Zamora من جامعة Aalto أول مرة جيدة جدًا في عملهم معًا. بالطبع ، علينا أن نعطيك قيمًا كمية. كانت القيم التي تم الحصول عليها عبارة عن قياس مغناطيسي يوفر دقة عرض لكل عرض نطاق للطاقة يتجاوز الحد المسموح به.

مقياس مغناطيسي دقيق بشكل استثنائي

في البحث ، استخدم الفريق نظامًا أحادي النطاق لإنشاء هذا المستشعر الغريب. تكاثف بوز-أينشتاين تستخدم. تم صنع هذا المكثف من ذرات الروبيديوم ، وتم تبريده إلى درجات حرارة نانو كلفن عن طريق التبريد التبخيري في فراغ شبه مثالي ، وتم وضعه ضد الجاذبية بواسطة مصيدة بصرية.

في درجات الحرارة هذه ، استجابت الذرات للحقول المغناطيسية بنفس طريقة استجابة إبرة البوصلة العادية. لقد خلقت مائعًا مغناطيسيًا فائقًا يمكنه إعادة توجيه نفسه بدون احتكاك أو لزوجة.

لذلك ، فإن المجال المغناطيسي الصغير حقًا قد يتسبب في إعادة توجيه المكثف ، مما يجعل الحقل الصغير قابلاً للاكتشاف. الآن دعنا نقدم لك القيم الكمية فيما يتعلق بالنتائج التي تم الحصول عليها.

ثابت بلانك ليس حدًا لا يمكن التغلب عليه

أظهر الباحثون أن مقاييس Bose للتكثيف المغناطيسية تحقق دقة طاقة تبلغ ER = 17 ħ لكل عرض نطاق ترددي ، 0.075 مرة أفضل من أي تقنية سابقة.

بهذه النتائج ، يؤكد الفريق أن أجهزة الاستشعار الخاصة بهم قادرة على اكتشاف المناطق التي لم يتم اكتشافها سابقًا.

يمكن تحسين هذه الحساسية بشكل أكبر من خلال تقنية قراءة أفضل أو باستخدام مكثفات بوز-آينشتاين المصنوعة من ذرات أخرى.

يمكن أن يكون مقياس بوز-آينشتاين المغناطيسي للتكثيف مفيدًا بشكل مباشر في دراسة الخصائص الفيزيائية للمواد وفي البحث عن المادة المظلمة في الكون.

الأهم من ذلك ، أن النتيجة تظهر أن ħ ليس حدًا لا يمكن التغلب عليه.

يفتح هذا العمل الباب لمقاييس مغناطيسية أخرى عالية الحساسية للعديد من التطبيقات. من المتوقع أن يؤدي اكتشاف المجالات المغناطيسية شديدة الضعف والقصيرة والموضعية إلى فتح مجال واسع من الدراسة لعلم الأعصاب والطب الحيوي ، حيث يتيح استكشاف جوانب جديدة لوظيفة الدماغ.

المصدر: Physorg

Günceleme: 27/07/2022 13:53

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz