LeMaMa je kompaktan lebdeći magnetometar koji meri magnetska polja do nivoa femtotesla koristeći 0,4 mm senzorski magnet stabilizovan kombinacijom nadsvetlećeg magneta i diamagnetnih materijala. Uređaj radi na sobnoj temperaturi, ne zahteva tešku magnetnu zaštitu i već je poboljšao osetljivost u potrazi za axion tamnom materijom. Moguće primene obuhvataju neuroistraživanja i precizno geofizičko mapiranje.
Lebdeći magnet LeMaMa meri magnetna polja do femtotesla — nova alatka u potrazi za tamnom materijom i za neuroistraživanja
Balancing an egg: How scientists built a floating magnet to hunt dark matter
Tim istraživača sa Peking University i Johannes Gutenberg University Mainz razvio je kompaktan i izuzetno osetljiv magnetometar nazvan Levitated Magnet Magnetometer (LeMaMa). Uređaj, predstavljen u časopisu Science 6. avgusta, koristi sitni senzorski magnet koji lebdi u vazduhu gotovo bez trenja i detektuje magnetske signale na nivou femtotesla — kvadrilionog dela tesle.
Kako radi LeMaMa
U srcu LeMaMa nalazi se senzorski magnet debljine oko 0,4 mm. Iznad njega je postavljen drugi magnet koji pruža uzgon, dok su ispod senzora smešteni specijalno dizajnirani diamagnetni materijali koji ga odbijaju i stabilizuju iz donje strane. Kombinacija uzgona i diamagnetne podrške drži mini-iglu stabilno u vazduhu — kao kompas bez osovine.
Ji Wei, docent na School of Physics (Peking University) i korespondirajući autor studije, uporedio je izazov sa "balansiranjem jajeta" — rešenje je postizanje stabilnosti kombinacijom suprotstavljenih sila.
Zašto je ovo važno
LeMaMa postiže osetljivost na nivou femtotesla bez potrebe za kriogenim hlađenjem ili teškim magnetnim oklopom. Za razliku od SQUID magnetometara, koji zahtevaju tečno-heliumsku opremu i vrlo niske temperature, i od SERF atomski magnetometara, koji trebaju zagrejanu atomski paru i masivno magnetno zasenčenje, LeMaMa radi na sobnoj temperaturi, ne traži posebno oklopljenu prostoriju i dovoljno je kompaktan za prenos i rad van specijalizovanih laboratorija.
Rezultati i primene
U laboratorijskim testovima LeMaMa je registrovao magnetske fluktuacije na nivou femtotesla uprkos jakom pozadinskom polju Zemlje. Tim je već upotrebio LeMaMa u pretragama za axion tamnom materijom, pri čemu su u određenom opsegu masa ostvarili višestruko poboljšanje osetljivosti u odnosu na ranije rezultate. Pošto je jezgro senzora svega nekoliko stotina mikrometara široko, uređaj kombinuje izuzetnu osetljivost sa stvarnom prenosivošću.
Moguće primene
Potencijalne primene uključuju:
- Neurofiziologiju: detekcija slabih neuronskih magnetskih signala za istraživanja mozga i mogućnosti neurodiagnostike.
- Geofiziku i rudarenje: precizno magnetno mapiranje i otkrivanje mineralnih resursa pri terenskim merenjima.
- Fizička istraživanja: proširenje opsega potrage za tamnom materijom, naročito za axion-kandidatima.
LeMaMa predstavlja značajan korak ka prenosivim, visoko osetljivim magnetometrima koji rade u realnim uslovima i mogu da omoguće nova istraživanja i praktične primene van specijalizovanih laboratorija.
Pomozite nam da budemo bolji.
