211service.com
Fiziķi izveido pasaulē pirmo magnētisko šļūteni magnētisko lauku pārraidīšanai
Viena no svarīgākajām elektromagnētisko viļņu īpašībām ir tā, ka tos var pārraidīt gandrīz neierobežotā attālumā. Tomēr to nevar teikt par magnētiskajiem laukiem.
Magnētisma ietekmi zinātnē ierobežo šķietami nepārvarams ierobežojums: magnētiskie lauki strauji samazinās līdz ar attālumu no avotiem, saka Karless Navau no Barselonas Autonomās universitātes un daži draugi.
Šķiet, ka tas mainīsies. Šie puiši saka, ka ir atklājuši, kā pārraidīt magnētiskos laukus lielos attālumos, izmantojot 'magnētisko šļūteni'. Viņi pat pirmo reizi ir nodemonstrējuši šo paņēmienu ar principiālas ierīces pierādījumu.
Pētnieki daudzus gadus ir mēģinājuši pārraidīt magnētiskos laukus nelielos attālumos. Piemēram, transformatori izmanto feromagnētiskus materiālus ar augstu caurlaidību, lai pārraidītu magnētiskos laukus, bet tikai nelielos attālumos, jo lauks ātri samazinās.
Taču jaunie materiāli piedāvā alternatīvu pieeju. Pēdējos gados fiziķi ir sākuši eksperimentēt ar jaunām tehnoloģijām, kas var daudz elastīgāk manipulēt ar elektromagnētiskajiem laukiem. Tā sauktā transformācijas optika ļauj šos laukus saliekt, savīt un vadīt tā, kā tas nebija iespējams tikai pirms dažiem gadiem. Triks ir izveidot pēc pasūtījuma izgatavotus materiālus — metamateriālus —, kas mijiedarbojas ar laukiem zem viļņa garuma, vadot tos īpašos, iepriekš noteiktos veidos.
Navau un co norāda, ka statisko magnētisko lauku var uzskatīt par viļņu ar bezgalīgu viļņa garumu, tāpēc teorētiski vajadzētu būt iespējai to kontrolēt ar metamateriālu tāpat kā elektromagnētiskos viļņus.
Daļa no viņu darba ir veltīta šāda materiāla īpašību izpētei un tam, kā to varētu uzbūvēt.
Viņu secinājums ir tāds, ka magnētiskai šļūtenei, kas sastāv no koncentriskām supravadošu un feromagnētisku materiālu caurulēm, vajadzētu to paveikt. Viņi saka, ka caurulei, kas sastāv no 20 koncentriskiem gredzeniem, kas ir apmēram desmit reizes garāka par platumu, vajadzētu pārraidīt apmēram 90 procentus magnētiskā lauka vienā galā uz otru. Patiešām, caurulei, kurā ir tikai 2 koncentriski gredzeni, vajadzētu pārraidīt aptuveni 75 procentus.
Šie puiši ir pārbaudījuši šo ideju ar vienu supravadošu cauruli 7 cm garumā (izgatavota no BiPbSrCaCuO) un piepildīta ar feromagnētisku sakausējumu (no kobalta un dzelzs).
Eksperimenta laikā viņi atklāja, ka šī caurule bija ieplaisājusi apmēram pusi no tās garuma, kas ļāva izplūst jebkuram magnētiskajam laukam, ko tā transportēja.
Viņi novietoja spoli pie vienas no caurulēm, kas radīja 1,3 mTelsa magnētisko lauku. Pēc tam viņi izmērīja lauku, kas izplūst no plaisas, kā 0, 8 mT. Tas ir ievērojami augstāks nekā laukā bez šļūtenes. Magnētiskais lauks ir novadīts caur [supravadošo-feromagnētisko] magnētisko šļūteni no spoles avota līdz plaisas vietai, kur tas izplūst uz šļūtenes ārpusi, saka Navau un citi.
Spējai pārraidīt magnētiskos laukus relatīvi lielos attālumos varētu būt svarīgi pielietojumi. Jo īpaši Navau un draugi norāda uz potenciālu kvantu informācijas ierīcēs, kur magnētiskajiem laukiem ir izšķiroša nozīme, lai manipulētu ar kvantu bitiem. Tas varētu būt īpaši svarīgi saistībā ar slāpekļa vakanču krāsu defektu centriem dimanta nanokristālā, kas nesen tika identificēti kā daudzsološas sistēmas kvantu informācijas procesoru vai kvantu atkārtotāju ieviešanai.
Vēl nav skaidrs, kā tieši viņi varētu izveidot un vadīt šīs magnētiskās šļūtenes šajā nanometru mērogā. Taču šīs ierīces nākotnē var kļūt par svarīgu kvantu informācijas apstrādes tehnoloģiju.
Atsauce: arxiv.org/abs/1304.6300 : Magnētiskā šļūtene: magnētisko lauku maršrutēšana un transportēšana lielos attālumos