Rekord måling af bittesmå magnetfelter – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > Rekord måling af bitte...

12. april 2010

Rekord måling af bittesmå magnetfelter

Forskere ved grundforskningscentret QUANTOP på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har konstrueret et atomart magnetometer, der har opnået den højeste følsomhed, som tillades af kvantemekanikken. Sensitive magnetometre vil kunne bruges til målinger af elektrisk aktivitet i den menneskelige hjerne og hjerte. Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift, Physical Review Letters.

Følsomheden i enhver måling er ultimativt fastsat af kvantemekanikkens love. Disse love, der normalt er mest mærkbare på atom-niveau, bliver relevante for større objekter efterhånden som følsomheden af målinger øges i takt med udviklingen af nye teknologier.

Atomer som magnetiske følere

QUANTOP-laboratoriet med laserlys

Atomer har en fundamental egenskab, der kaldes spin, som kan give atomerne egenskaber som små magneter, der er følsomme overfor eksterne magnetiske felter og kan bruges som magnetiske følere. Men hver af de atomare spin har kvante-usikkerheder, som grundlæggende begrænser, hvor små ydre magnetfelter, et atom kan mærke.

Gængse atom-magnetometre (magnetfeltmåler) er som regel bygget med et meget stort antal atomer, fordi den samlede følsomhed af milliarder af atomer er mange gange større end for et enkelt atom. Men til gengæld er det så meget sværere at opnå den yderste grænse for kvante-følsomheden.

Ultimativ følsomhed
Forskerne på QUANTOP-centret har imidlertid konstrueret et atomart magnetometer med den ultimative følsomhed, som tillades af kvantemekanikken.

“På vej mod målet måtte vi sikre, at vores metode gjorde det muligt at undertrykke ikke kun tekniske fejlkilder, såsom svingninger i magnetfeltet på grund af offentlig transport, radiobølger, og så videre, men også at fjerne en række fejl af ren kvantemekanisk oprindelse”, fortæller professor Eugene Polzik, leder af QUANTOP centret på Niels Bohr Institutet.

Kan bruges fra hjerne til sprængstoffer
Som et resultat kan magnetometret på ét sekund måle et felt, som er hundrede milliarder gange svagere end Jordens magnetfelt.

Magnetometret har en bred vifte af mulige anvendelser, for hvor der er en elektrisk strøm, er der også et magnetfelt.

Målinger af magnetfelter kan afsløre oplysninger om den elektriske aktivitet i den menneskelige hjerne og hjertet, den kemiske identitet af visse atomer, for eksempel, sprængstoffer, eller blot tilstedeværelsen eller fraværet af metal.

“Vores kvante-magnetometer fungerer ved stuetemperatur, hvilket gør det til et godt alternativ til super-ledende dyre kommercielle magnetometre (de såkaldte ‘Squids’). Det har den samme følsomhed med et billigere og mere simpelt udstyr”, siger Eugene Polzik.

Artikel i Physical Review Letters >>