O dispositivo para determinar a orientação do campo magnético funciona como uma bússola. Se você segurá-lo contra um ímã (aqui, cinza prateado), o pino vermelho-azulado gira de modo que sua extremidade vermelha aponte na direção do pólo norte. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI desenvolveram um novo método com o qual campos magnéticos fortes podem ser medidos com precisão. Eles usam nêutrons obtidos da fonte de fragmentação SINQ. No futuro, portanto, será possível medir os campos de ímãs que já estão instalados em dispositivos e, portanto, são inacessíveis por outras técnicas de sondagem. Os pesquisadores já publicaram seus resultados na revista Nature Communications .
Os nêutrons são, como o nome sugere, eletricamente neutros e são os blocos de construção de quase todos os núcleos atômicos. Os nêutrons interagem com os campos magnéticos devido ao seu chamado spin. Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI mostraram agora que essa propriedade pode ser usada para visualizar campos magnéticos. Eles usaram nêutrons polarizados, o que significa que todos os nêutrons têm a mesma orientação de spin.
Se feixes de nêutrons polarizados passam por um campo magnético, uma refração do feixe de nêutrons pode ser detectada por trás deste campo. Do padrão de refração, o campo magnético e, em particular, as diferenças nas intensidades do campo podem ser reconstruídas. Pela primeira vez, este método, também conhecido como interferometria de rede de nêutrons polarizados (pnGI), tem sido usado para medir campos magnéticos.
Um milhão de vezes mais forte que o campo magnético da Terra
O pnGI pode ser usado para medir campos magnéticos muito fortes com a chamada intensidade de gradiente da ordem de 1 Tesla por centímetro. "Isso nos permite mover em ordens de magnitude cerca de um milhão de vezes mais forte do que o campo magnético da Terra, "diz Christian Grünzweig, pesquisador de nêutrons do Instituto Paul Scherrer PSI. Até agora, nêutrons só podiam ser usados para medir campos magnéticos significativamente mais fracos.
Christian Grünzweig (à esquerda) e Jacopo Valsecchi olham para um ímã semelhante aos usados, por exemplo, em autocolantes magnéticos para portas de frigoríficos. Com o dispositivo que Grünzweig está segurando, a orientação do campo magnético pode ser determinada. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
De alternadores a sistemas de ressonância magnética
Numerosas aplicações são concebíveis para o novo método, acima de tudo porque os nêutrons penetram na maioria dos materiais de forma não destrutiva. "Também podemos sondar campos magnéticos de difícil acesso porque já estão integrados a um aparelho, "explica Jacopo Valsecchi, primeiro autor do estudo e doutorando no PSI. "As aplicações variam de alternadores em motores de automóveis a muitos componentes do sistema de fornecimento de energia a campos magnéticos de sistemas de tomografia por ressonância magnética usados na medicina."
Os pesquisadores provaram que seu método funciona usando modelos de computador para simular os resultados esperados da medição. Eles então verificaram se resultados comparáveis poderiam realmente ser alcançados com uma medição real. "Os resultados das simulações e os resultados reais das medições concordam muito bem, "diz Grünzweig.
Com o novo método, flutuações no campo magnético também podem ser detectadas. Por exemplo, até ímãs permanentes, como os familiares dos adesivos magnéticos para portas de refrigeradores, não têm um campo magnético homogêneo. "Agora podemos detectar possíveis gradientes, mesmo que o campo magnético seja muito forte, "diz o físico Valsecchi.
Os pesquisadores já publicaram seus resultados na revista Nature Communications .
