Физики создали миниатюрный магнитометр LeMaMa (Levitated Magnet Magnetometer) с левитирующим магнитом, который парит в воздухе без механической опоры. Устройство способно регистрировать чрезвычайно слабые магнитные сигналы, что позволяет различать изменения поля примерно в миллиард раз слабее естественного земного фона. Чувствительность LeMaMa достигает 32 фемтотесла на корень из герца.
В основе LeMaMa лежит крошечный ферромагнитный элемент размером несколько сотен микрометров, который подвешен в пространстве благодаря взаимодействию двух магнитов и специально подобранного диамагнитного материала. Это обеспечивает устойчивое положение элемента без механических потерь. Когда внешнее магнитное поле изменяется, левитирующий магнит слегка поворачивается, и исследователи регистрируют это движение оптически, определяя величину изменения поля.
LeMaMa работает при миллитесловом фоновом поле и не требует полного устранения окружающего магнитного поля для регистрации слабых изменений. Это отличает его от других технологий сверхчувствительной магнитометрии, таких как SQUID-магнитометры, требующие криогенного охлаждения, и атомные магнитометры, нуждающиеся в нагретых атомных парах и тщательно контролируемом магнитном окружении.
Разработка может применяться в поиске темной материи, изучении магнитной активности мозга и высокоточных физических экспериментах.
LeMaMa – это новая технология магнитометра, работающая при комнатной температуре и в условиях естественного магнитного фона Земли, что делает ее уникальной. Малый размер чувствительного элемента позволяет размещать датчик близко к исследуемому объекту, обеспечивая высокое пространственное разрешение и регистрацию локальных магнитных полей. Это открывает перспективы для поиска темной материи, так как некоторые ее гипотетические частицы проявляются как слабые магнитные поля. В экспериментах по поиску аксионной темной материи LeMaMa показала чувствительность, превосходящую предыдущие результаты на несколько порядков.
Другим перспективным направлением является регистрация магнитных сигналов мозга. Компактный датчик может способствовать созданию новых методов нейромагнитных измерений, хотя полноценная система сканирования пока не разработана. LeMaMa также имеет потенциал в высокоточной магнитной съемке, химии и геофизике, упрощая создание компактных приборов без криогенного охлаждения и сложного экранирования.
Несмотря на то что LeMaMa пока остается экспериментальной платформой, достигнутая чувствительность уже позволяет ей конкурировать с некоторыми из самых точных современных магнитометров. Следующим этапом является снижение шумов, улучшение стабильности системы и проверка ее в реальных условиях.
Источник: new-science.ru
распечатать статью
