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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Нейрон из кожи 04.05.2015 В клеточной инженерии получен очередной важный результат: клетки кожи удалось перепрограммировать в предшественников нейронов гипоталамуса и затем получить из них много различных нейронов, содержащихся в этой важной структуре головного мозга. Гипоталамус известен тем, что выделяет нейропептиды, управляющие множеством реакций человеческого организма. Именно в гипоталамусе находятся нейроны, ведающие аппетитом. Вновь полученные нервные клетки не станут пересаживать пациентам, страдающим от ожирения: ученым они нужны для проведения опытов. Если бы не работа Кевина Эггана и его коллег из Гарвардского университета, подобные опыты были бы невозможны: извлечь клетки гипоталамуса неповрежденными не удавалось не то что из мозга человека, а даже из мозга мыши. Превращение клетки кожи в нейрон было длительным - оно заняло 30 дней. Нейроны давали вполне удовлетворительную реакцию на поступление в них инсулина и лептина: повышение концентраций этих веществ в крови свидетельствует о том, что организм переваривает пищу. Теперь исследователи больше узнают о нейрофизиологии контроля веса, о различных аномалиях этого процесса и, разумеется, смогут тестировать препараты против ожирения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026