日前,丹麥(mài)哥本哈根大(dà)學研究人員日前製造出一種(zhǒng)可(kě)在室溫下工作(zuò)的量子幹涉儀,能廣泛應用於醫療、勘測(cè)、考古等多個領域(yù)。相關研究發表(biǎo)在最新一期的《物理評論快報》(PRL)雜誌上。
量子幹涉儀是應用量子力學原理製成的超高靈敏度磁傳感器,可檢測出非常(cháng)微弱的磁場。負責(zé)該研究的哥本哈根大學(xué)尼爾斯?波爾研究所的物(wù)理學家尤金?波爾齊克稱,與原先的超導量子幹涉儀(squids)相比,新(xīn)的幹涉儀在室(shì)溫下就能工作,並且(qiě)結構更簡單,造(zào)價也更為低廉(lián)。
自旋是原子的一個基本特性,這使得一個原子就像一個小磁體很容易受到外部磁場的影響。根(gēn)據這一(yī)特性(xìng),科學家提出了以原子作為磁傳感器的設想,但由於每個原子自旋都存在一定的不確定性,這決定了以這種方法檢測外部磁(cí)場在靈敏度上存在著極限。由於作為一個整體時數十億原子(zǐ)能(néng)達到的(de)敏感度比單個原子(zǐ)要大得(dé)多,傳統的原子磁力計一般由極為大量的原子製成。但這樣一來要(yào)達到理論上最大的靈敏度就困難了很(hěn)多。為了進一步(bù)提高靈敏度,研究人員在新的磁(cí)力計中隻使用了一個單原子。
尤金?波爾齊克舉例說,為了達到這個目的,研究人員不但要避免一(yī)切可能導致儀器(qì)出現失誤的因素,如廣播、手機等公共通訊係統所產生的磁場波動(dòng),還要消除(chú)現有量子力學理論中可能存在的(de)錯誤(wù)。最終,該儀器(qì)可測量(liàng)到比地球磁場弱一千億倍的磁通量。
由於(yú)有電流(liú)的地方就有磁場存在,該磁力計在微磁場測(cè)量、重力波測量、核磁共振、古(gǔ)地(dì)磁測量以及非破壞性磁(cí)檢測等多(duō)個領域(yù)都有著廣泛(fàn)的應用前(qián)景。
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更多>2018-10-12