Il dispositivo per determinare l'orientamento del campo magnetico funziona come una bussola. Se lo tieni contro un magnete (qui, grigio argento), il perno blu-rosso ruota in modo che la sua estremità rossa punti nella direzione del polo nord. Credito:Istituto Paul Scherrer/Mahir Dzambegovic
I ricercatori dell'Istituto Paul Scherrer PSI hanno sviluppato un nuovo metodo con cui è possibile misurare con precisione i forti campi magnetici. Usano neutroni ottenuti dalla sorgente di spallazione SINQ. Nel futuro, sarà quindi possibile misurare i campi dei magneti già installati nei dispositivi e quindi inaccessibili con altre tecniche di tastatura. I ricercatori hanno ora pubblicato i loro risultati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .
I neutroni sono, come suggerisce il nome, elettricamente neutri e sono gli elementi costitutivi di quasi tutti i nuclei atomici. I neutroni interagiscono con i campi magnetici a causa del loro cosiddetto spin. I ricercatori del Paul Scherrer Institute PSI hanno ora dimostrato che questa proprietà può essere utilizzata per visualizzare i campi magnetici. Hanno usato neutroni polarizzati, il che significa che tutti i neutroni hanno lo stesso orientamento di spin.
Se fasci di neutroni polarizzati attraversano un campo magnetico, dietro questo campo si può rilevare una rifrazione del fascio di neutroni. Dal modello di rifrazione, è possibile ricostruire il campo magnetico ed in particolare le differenze di intensità di campo. Per la prima volta questo metodo, nota anche come interferometria a reticolo di neutroni polarizzati (pnGI), è stato utilizzato per misurare i campi magnetici.
Un milione di volte più forte del campo magnetico terrestre
pnGI può essere utilizzato per misurare campi magnetici molto forti con una cosiddetta intensità del gradiente dell'ordine di 1 Tesla per centimetro. "Questo ci permette di muoverci in ordini di grandezza circa un milione di volte più forti del campo magnetico terrestre, "dice Christian Grünzweig, un ricercatore di neutroni presso il Paul Scherrer Institute PSI. Fino ad ora, i neutroni potevano essere usati solo per misurare campi magnetici significativamente più deboli.
Christian Grünzweig (a sinistra) e Jacopo Valsecchi guardano un magnete simile a quelli usati, Per esempio, negli adesivi magnetici per le porte dei frigoriferi. Con il dispositivo che Grünzweig tiene in mano, l'orientamento del campo magnetico può essere determinato. Credito:Istituto Paul Scherrer/Mahir Dzambegovic
Dagli alternatori ai sistemi MRI
Numerose applicazioni sono ipotizzabili per il nuovo metodo, soprattutto perché i neutroni penetrano nella maggior parte dei materiali in modo non distruttivo. "Possiamo anche sondare campi magnetici di difficile accesso perché già incorporati in un apparato, " spiega Jacopo Valsecchi, primo autore dello studio e dottorando che lavora al PSI. "Le applicazioni spaziano dagli alternatori nei motori delle automobili a molti componenti del sistema di alimentazione dell'energia ai campi magnetici dei sistemi di tomografia a risonanza magnetica utilizzati in medicina".
I ricercatori hanno dimostrato che il loro metodo funziona utilizzando modelli informatici per simulare i risultati attesi della misurazione. Hanno quindi verificato se risultati comparabili potevano essere effettivamente raggiunti con una misurazione reale. "I risultati delle simulazioni e i risultati effettivi delle misurazioni concordano molto bene, "dice Grunzweig.
Con il nuovo metodo, possono essere rilevate anche fluttuazioni nel campo magnetico. Per esempio, anche magneti permanenti, come quelli conosciuti dagli adesivi magnetici per le porte dei frigoriferi, non hanno un campo magnetico omogeneo. "Ora possiamo rilevare possibili gradienti, anche se il campo magnetico è molto forte, "dice il fisico Valsecchi.
I ricercatori hanno ora pubblicato i loro risultati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .
