Домой » Наука » Физики впервые наблюдали на практике ядерный эффект Барнетта

Физики впервые наблюдали на практике ядерный эффект Барнетта

Опубликовано: 23.05.2019

Просмотров: 95

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (2 голосов, средний балл: 5,00 из5)
Загрузка...
 
 

Физики впервые наблюдали на практике ядерный эффект Барнетта

Электронный эффект Барнетта, впервые обнаруженный Сэмюэлем Барнеттом в 1915 году, представляет собой намагниченность незаряженного тела, поскольку оно вращается вокруг своей длинной оси. Это вызвано связью между угловым моментом электронных спинов и вращением стержня.

Используя метод, отличный от метода, использованного Барнеттом, два исследователя из Нью-Йоркского университета обнаружили альтернативную версию этого эффекта, называемого ядерным эффектом Барнетта, который является результатом намагничивания протонов, а не электронов. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters (PRL), привело к первому экспериментальному наблюдению этого эффекта.

«Я был аспирантом в Нью-Йоркском университете, где группа коллег участвовала в проекте, связанном с визуализацией мозга», — сказал Мохсен Арабгол, один из исследователей, проводивших исследование.

Первоначально Арабгол и его руководитель Тихо Слеатор хотели управлять вращением тела, использованного в их экспериментах, путем передачи орбитального углового момента света в образец. Вскоре они поняли, что эта техника на самом деле не работает, и поэтому решили использовать более многообещающий метод с использованием механического вращателя для управления вращением.

«Механический вращатель позволил нам вращать большой образец воды до скоростей, близких к 15 000 оборотов в секунду, и, наконец, мы смогли продемонстрировать ядерный эффект Барнетта», — сказал Арабгол.

В своих экспериментах ученые использовали коммерческую вращающуюся турбину, чтобы вращать образец воды до очень высоких скоростей. Они также использовали нестандартную машину ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которая предназначена для работы на низких частотах. Это резко контрастирует с коммерческими системами ЯМР, которые работают на высокой частоте.

«В нашем эксперименте мы искали изменение сигнала ЯМР, которое обратно пропорционально частоте ЯМР, — сказал Арабгол. — По иронии судьбы, нам нужен был низкочастотный ЯМР-аппарат, и нам пришлось самим проектировать и собирать детали. Чтобы выразить это в цифрах, мы закончили работать с аппаратом, работающим на частоте менее 1 МГц, и мы начали искать для изменения сигнала на несколько (от 1 до 3) процентов. Если мы хотели использовать стандартное устройство, нам пришлось искать изменение в сигнале на несколько порядков меньше, что невозможно из-за различных шумов».

Метод ЯМР, используемый исследователями, называемый CPMG-Add, работает путем обработки серии очень слабых сигналов (или эхо-сигналов). Результирующий сигнал был достаточно сильным, чтобы его можно было легко обнаружить установкой исследователей, до такой степени, что достигнутые скорости вращения изменили его на значительную величину.

«Насколько я могу сказать, красота этого эксперимента заключалась не в том, чтобы найти необычную технику или использовать новый аппарат, а в том, чтобы найти очень узкую комбинацию многих параметров в эксперименте и запустить весь эксперимент с высочайшим уровнем заботы и осведомленности. о разнообразии доступных шумов «, — сказал Арабгол. — Нашим самым интересным наблюдением было то, что на самом деле возможно намагничивать протоны только вращением образца. Это было довольно захватывающе, поскольку электронный аналог этого эффекта наблюдался почти 100 лет назад, и мы не были уверены, что это так. можно сделать то же самое для протонов, особенно учитывая, что тот же эффект почти в 700 раз меньше у протонов по сравнению с электронами».

Арабгол и Слеатор были первыми, кто намагничивал протоны, добившись надежного наблюдения ядерного эффекта Барнетта. Еще один интересный аспект их исследования заключается в том, что наблюдаемая ими намагниченность не имеет ничего общего с магнитными полями. Это особенно примечательно, поскольку исследователи до сих пор обычно намагничивают объекты, применяя к ним магнитное поле. Однако исследование, проведенное Арабголом и Слеатором, доказывает, что на самом деле существуют и другие механизмы, которые могут индуцировать намагниченность без необходимости создания магнитного поля.

С теоретической точки зрения эти наблюдения улучшают современное понимание взаимосвязи между намагниченностью и вращением . С практической точки зрения, они могут помочь в разработке ультранизкочастотных систем ЯМР, введя новую технику для намагничивания, которая не требует магнитов.

«Мы провели наш эксперимент для жидкостей, — сказал Арабгол. — Очень логичным следующим шагом будет проверка результатов для твердых частиц. Измерение эффекта Барнетта для твердых частиц будет гораздо сложнее с использованием той же методики. Как мы объясняли ранее, эффект настолько мал, что в конечном итоге сработала только очень узкая комбинация параметров. и, к сожалению, почти невозможно найти такую ​​комбинацию для твердых тел. Однако следует отметить, что наш подход является лишь одним из подходов к решению этой проблемы. Другие методы (например, методы на основе SQUID) могут быть более многообещающими».

Ранее сообщалось о том, что наноалмазы могут быть использованы в качестве фотокатализаторов при утилизации углекислого газа.

Теги: , , , , ,

Автор: Валерий Днепровский
Статей: 456

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.Необходимы поля отмечены *

*