Создание сильных магнитных полей импульсом лазерного света

06.04.2020

В течение последнего десятилетия или даже двух, сильные магнитные поля используются во множестве областей науки и техники, включая материаловедение, медицину и т.п. Однако, аппаратные средства, позволяющие получать такие магнитные поля, достаточно сильно отстают в развитии по сравнению с постоянно растущими потребностями. Не так давно исследовательская группа из университета Оттавы и некоторых других канадских научных учреждений нашла новый способ генерации магнитных полей большой силы при помощи импульсов лазерного света. Более того, этот же способ позволяет "включить и выключить" магнитное поле очень быстро, что открывает целый ряд совершенно новых перспектив для его практического использования.

Проделанная канадскими учеными работа базируется на результатах предыдущих исследований, которые были направлены на использование лазеров для ускорения процесса генерации магнитного поля. В этих исследованиях импульсы лазерного света использовались для обеспечения движения электронов в плазме по круговой траектории, но такой подход требует использования чрезвычайно мощных лазеров, которые сами по себе являются редкостью и находятся в распоряжении лишь небольшого количества лабораторий во всем мире.

Во время новых исследований ученые использовали лазерный луч не с вихревой, как раньше, а с азимутально-векторной поляризацией. Электрическое поле в таком луче имеет форму радиальных кругов вокруг центра луча, и это поле заставляет электроны плазмы двигаться по кольцевой траектории, что генерирует магнитное поле, направленное вдоль направления луча лазерного света. Для синхронизации движения электронов используется свет второго лазера, частота которого в два раза выше частоты первого, и такой метод позволяет добиться ускоренного движения электронов в момент пика напряженности электрического поля, создаваемого светом первого лазера.

Проведенные расчеты показали, что импульс основного лазера с энергией 11.3 микроджоуля и дополнительный импульс с энергией 1.9 микроджоуля и удвоенной частотой способны сгенерировать магнитное поле, силой в 8 Тесла, которое продержится в течение 50 фемтосекунд времени. А чередование импульсов позволит получить импульсное магнитное поле, которое будет действовать практически постоянно. Однако, если использовать такой подход для изучения свойств магнитных материалов, то быстрое включение и выключение столь сильного магнитного поля, скорее всего, просто разрушит исследуемые образцы, для предотвращения такого потребуется ряд дополнительных защитных мер.

Однако, и в том виде, в котором он есть сегодня, новый лазерный метод создания сильных магнитных полей уже может быть использован в областях оптоэлектроники и спинтроники для создания быстродействующих ключей и переключателей, обеспечивающих работу устройств, построенных на основе упомянутых технологий.

<< Назад: Беспроводные наушники Sony WF-XB700 и WH-CH710N 07.04.2020

>> Вперед: Бактериальная батарейка для Марса 06.04.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Определение калорийности пищи по фотографии 27.06.2023 Стало возможный определение энергетической ценности пищи по ее изображению. Компания SnapCalorie разработала программу на основе искусственного интеллекта с тем, чтобы определить энергетическую ценность пищи на основе фотографии. Это приложение также способно определить размер порции и оценить качество блюда. Разработчики SnapCalorie утверждают, что их программа обладает высокой точностью, благодаря "уникальному обучающему набору данных", который включает более 5 тысяч продуктов, включая соусы и подсолнечное масло. Кроме того, встроенный ChatGPT предоставляет рекомендации, исходя из предпочтений пользователей. Приложение также может быть интегрировано с другими платформами для отслеживания здоровья, включая Apple Health. На данный момент сервис доступен только в Соединенных Штатах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025