El dispositivo para determinar la orientación del campo magnético funciona como una brújula. Si lo sostiene contra un imán (aquí, Gris plateado), el pin azul-rojo gira de modo que su extremo rojo apunte en la dirección del polo norte. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han desarrollado un nuevo método con el que se pueden medir con precisión campos magnéticos fuertes. Utilizan neutrones obtenidos de la fuente de espalación SINQ. En el futuro, por lo tanto, será posible medir los campos de los imanes que ya están instalados en los dispositivos y, por lo tanto, son inaccesibles mediante otras técnicas de sondeo. Los investigadores han publicado ahora sus resultados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .
Los neutrones son, como sugiere su nombre, eléctricamente neutrales y son los componentes básicos de casi todos los núcleos atómicos. Los neutrones interactúan con los campos magnéticos debido a su llamado espín. Los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI ahora han demostrado que esta propiedad se puede utilizar para visualizar campos magnéticos. Usaron neutrones polarizados, lo que significa que todos los neutrones tienen la misma orientación de giro.
Si haces de neutrones polarizados atraviesan un campo magnético, se puede detectar una refracción del haz de neutrones detrás de este campo. Del patrón de refracción, el campo magnético y, en particular, las diferencias en las intensidades de campo se pueden reconstruir. Por primera vez este método, también conocida como interferometría de rejilla de neutrones polarizados (pnGI), se ha utilizado para medir campos magnéticos.
Un millón de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra.
pnGI se puede utilizar para medir campos magnéticos muy fuertes con una denominada fuerza de gradiente del orden de 1 Tesla por centímetro. "Esto nos permite movernos en órdenes de magnitud aproximadamente un millón de veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra, "dice Christian Grünzweig, investigador de neutrones en el Instituto Paul Scherrer PSI. Hasta ahora, los neutrones solo podrían usarse para medir campos magnéticos significativamente más débiles.
Christian Grünzweig (izquierda) y Jacopo Valsecchi miran un imán similar a los usados, por ejemplo, en pegatinas magnéticas para puertas de frigoríficos. Con el dispositivo que sostiene Grünzweig, se puede determinar la orientación del campo magnético. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
De alternadores a sistemas de resonancia magnética
Numerosas aplicaciones son concebibles para el nuevo método, sobre todo porque los neutrones penetran en la mayoría de los materiales de forma no destructiva. "También podemos sondear campos magnéticos a los que es difícil acceder porque ya están integrados en un aparato, "explica Jacopo Valsecchi, primer autor del estudio y candidato a doctorado en el PSI. "Las aplicaciones van desde alternadores en motores de automóviles hasta muchos componentes del sistema de suministro de energía y campos magnéticos de los sistemas de tomografía por resonancia magnética utilizados en medicina".
Los investigadores demostraron que su método funciona mediante el uso de modelos informáticos para simular los resultados esperados de la medición. A continuación, comprobaron si se podían conseguir realmente resultados comparables con una medición real. "Los resultados de las simulaciones y los resultados de las mediciones reales concuerdan muy bien, "dice Grünzweig.
Con el nuevo método, También se pueden detectar fluctuaciones en el campo magnético. Por ejemplo, incluso imanes permanentes, como los familiares de las pegatinas magnéticas para puertas de frigoríficos, no tienen un campo magnético homogéneo. "Ahora podemos detectar posibles gradientes, incluso si el campo magnético es muy fuerte, "dice el físico Valsecchi.
Los investigadores han publicado ahora sus resultados en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .
