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磁力计变小了:原子级别的米粒大小

时间:2023-05-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:但是,现在大多的磁力计不能用以检测微弱的磁场,因为它们的灵敏度不够,虽然也有灵敏度很高的磁力计,但大都是固定式的,携带不方便,而且价格非常昂贵,能耗也很大。那时的原子磁力计有一个很大的蒸汽室,虽然可以探测到10-15特级的磁场,但它是一个价格十分昂贵的大家伙。原子磁力计有红外激光器、红外图像探测器和一个充满蒸汽铯原子的玻璃盒。米粒大小的原子磁力计有着十分广泛的应用前景。

磁力计变小了:原子级别的米粒大小

米粒大小的原子磁力

磁力计是一种测量磁场强度和方向的仪器。在地球上,无处不存在磁场,从人体到埋藏在地下的金属;从大到一辆车、一艘船,小到分子、原子。正因为像蛋白质这样的分子有它自己独特的磁场,我们可以用磁共振成像仪清楚、详细地描绘出人体的图像,并且用核磁共振光谱仪来研究蛋白质传递出来的信息,了解蛋白质的内部结构以及诸如石油这样的化合物。但是,现在大多的磁力计不能用以检测微弱的磁场,因为它们的灵敏度不够,虽然也有灵敏度很高的磁力计,但大都是固定式的,携带不方便,而且价格非常昂贵,能耗也很大。

20世纪60年代,法国物理学家科恩-塔诺季等人提出将原子测磁技术应用于研究原子核磁性的想法,发明了一种原子磁力计。科恩-塔诺季获得过1997年诺贝尔物理奖。那时的原子磁力计有一个很大的蒸汽室,虽然可以探测到10-15特级的磁场,但它是一个价格十分昂贵的大家伙。

最近,位于美国科罗拉多州博尔德市的美国国家标准与技术研究所的物理学家基擎开发出只有米粒大小的原子磁力计,它几乎具有同样高的灵敏度,比现行基于芯片的磁力计要灵敏1 000倍。(www.xing528.com)

原子磁力计有红外激光器、红外图像探测器和一个充满蒸汽铯原子的玻璃盒。在没有磁场时,激光径直通过充满铯原子蒸汽的玻璃盒;但当有磁场出现时,哪怕是非常微弱的磁场,通过充满铯原子蒸汽的玻璃盒的激光就会发生变化,这一变化会被探测器测出。

米粒大小的原子磁力计有着十分广泛的应用前景。例如,它可以测量水中的核磁共振信号,根据水中各种化学物质发出的微弱信号,区分出水样中各种可能的污染物。用它还可以记录到老鼠的心跳过程,对大脑进行实时脑磁波扫描。它还可用于安检,如在机场中检测爆炸物和毒品等。

2009年11月13日,美国航天局宣布,经初步分析后确认月球存在水。

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