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Pesquise a sonda indispensável do micro mundo?Construímos um dispositivo experimental para nêutron de polarização

O nêutron de polarização é um método de medição não ampliado, que pode não apenas nos ajudar a explorar materiais de armazenamento magnético, mas também estudar um dos meios mais importantes dos supercondutores.Esta pesquisa científica básica parece estar longe de nós, mas no futuro tem um enorme impacto no desenvolvimento da sociedade humana …
Produzido: Gezhi Tao Dao Dao Dao Tao
A seguir, é apresentado um pesquisador no China Sanzhong Ziyuan Science CenterTong XinRecepção da fala:
Olá a todos, eu sou Tong Xin, do Instituto de Física de Alta Energia da Academia Chinesa de Ciências.Como pesquisador científico relativamente comum, estudei o campo e a direção do nêutron de polarização há quase 20 anos.
Use o nêutron como uma sonda
O nêutron polarizado pode parecer estranho, mas você sabe que nêutrons você conhece?O nêutron é uma partícula muito pequena e cada um de nós tem muitos deles.Todas as coisas no universo são basicamente compostas de átomos.
A bola grande na imagem é o núcleo e a pequena bola é o nêutron.A pesquisa que faço é usar alguns métodos para produzir esses nêutrons e depois usar nêutrons polarizados para fazer pesquisas magnéticas.Porque o nêutron polarizado é uma sonda para estudar a magnética complexa.
▲ Laboratório de Radiação Síncrona Nacional
Qual é a sonda?Podemos ver as coisas porque a luz visível está nos ajudando como uma investigação.Depois de ir para a faculdade, nossa escola possui um laboratório de radiação nacional.
Seja a luz visível ou a raio X, eles pertencem à categoria de ondas eletromagnéticas.A luz visível nos permite ver um objeto menor que o cabelo, mas ver uma estrutura muito micro, como como os átomos da proteína estão dispostos, precisamos usar a raios X.
▲ Medição de raia X da estrutura proteica do novo vírus coronariano
A medição da estrutura proteica é muito importante, o que está intimamente relacionado à nossa vida humana.Nos últimos anos, os raios X mediram a estrutura proteica do novo vírus coronariano como uma sonda.Somente entendendo a estrutura da proteína vírus, podemos atacá -la e matá -la através de medicamentos e vacinas eficazes.
▲ Medição eletrônica Medição de radiação única Worm
Outra sonda fora da onda eletromagnética é chamada eletrônica.Há um núcleo atômico no átomo.Esta foto é usar elétrons para observar os insetos de radiação de células únicas.
Nossos pesquisadores querem entender o mundo micro -mundial e macro -universo, que requer muitas sondas diferentes.Durante o estudo de doutorado, nossa escola possui outro dispositivo chamado fonte de nêutrons de baixa energia, que é um dispositivo que produz muitos nêutrons livres.
O nêutron está ligado ao núcleo atômico por interação forte.Após o esmagamento, podemos usar essa restrição iônica do núcleo como uma sonda para estudar o micro -mundo.
Isso soa como muito longe de nossas vidas, mas, de fato, o uso de nêutrons como investigação para estudar o micro -mundo tem uma história de quase 80 anos.Em 1944, Ernest Wollan, um cientista que se agachou à direita, era pesquisador científico do Laboratório Nacional do Laboratório Nacional de Oak Ling.
Nos dez anos seguintes, Vorland e seu cientista Clifford Shull, um cientista atrás dele, conduziram um grande número de experimentos iniciais de nêutrons e obtiveram muitos dados experimentais preciosos.
Em 1994, dois cientistas ganharam o Prêmio Nobel de Física.
Por que Walland, que escreveu a carta anteriormente, não ganhou o Prêmio Nobel?Porque ele morreu em 1984.Portanto, se você estiver interessado no Prêmio Nobel, deve proteger seu corpo.
▲ Esquerda: Posição atômica de exibição de nêutrons
Direita: O comportamento do neutrons exibe atômico
A Comissão do Prêmio Nobel elogiou a posição do uso de átomos de pesquisa de nêutrons e Brockfower por Schale para usar átomos de pesquisa de nêutrons.A razão pela qual isso pode fazer está intimamente relacionada às características do nêutron.
Entre todas as substâncias, os átomos estão alinhados um por um, e a distância entre os átomos é de cerca de 10 a 10 metros quadrados.Para medir uma distância tão pequena, devemos usar uma régua pequena, e o comprimento de onda do nêutron é o Egito, para que esse governante seja um nêutron.Da mesma forma, a energia do nêutron é eletrônica e você também pode estudar como o átomo se move.
Outro ponto importante é que o nêutron é magnético e pode ser polarizado, o que envolve meu campo de pesquisa.Usando uma sonda de nêutrons, a primeira vez que Volan e Salle confirmaram a estrutura magnética anti -ferro. ou para baixo, e o estado geral não é magnético.
O resumo das palavras de Brocknes é: “A rodada é uma das partículas básicas do nosso mundo.Essência”O nêutron é tão importante.
Detectabilidade de nêutrons de polarização
Eu estava muito interessado na investigação de nêutrons durante o meu doutorado.Depois de me formar em um doutorado, cheguei ao Laboratório Americano do Laboratório Nacional de Oak Ling.
▲ American Sanzhongzi
Este é um grande dispositivo científico que os Estados Unidos investiram 1,4 bilhão de dólares em 2006. O objetivo é produzir nêutrons e usar nêutrons como uma investigação para estudar o micro -mundo.Eu trabalhei aqui há dez anos e um mês.
O nêutron é como um pequeno ímã, e a direção do nêutron é confusa.Mas se eu tenho uma maneira de organizar bem todos os lugares de nêutrons, é o nêutron da polarização.Usando feixes de nêutrons polarizados, podemos ver as propriedades micro -magnéticas e suas alterações nos átomos muito complicados.
Esta imagem fornece a linha magnética.Todo mundo sabe que existe uma linha magnética ao lado do campo magnético, mas a linha magnética é invisível e incapaz de encontrá -la.Podemos usar nêutrons polarizados para observar e caracterizar a linha magnética.
Quando eu estava em Oak Ridge, fui responsável pela instalação de nêutrons polarizados, pela plataforma de nêutron de polarização de transporte e pela construção de todo o experimento e instalações de aplicação.A imagem à esquerda é a plataforma para os experimentos de nêutrons polarizados que eu configure. Analise a direção da polarização do nêutron de polarização.Com esses equipamentos, fizemos muito trabalho.
▲ meça o processo de mudança de fase magnética do Fe3pt
Este é o processo de estudo da mudança de fase magnética interna de um pequeno item magnético.Todos os itens não são magnéticos no caso de alta temperatura, mas quando a temperatura diminui, sua magnética aparece lentamente.Podemos ver que a 425k (cerca de 152 ° C), usamos os nêutrons polarizados através desse objeto. ), Se usarmos o nêutrons polarizado para lutar, descobrimos que a magnética dentro se foi.Este é um exemplo muito simples que informa como usamos o nêutron polarizado para estudar magnetismo complexo.
Construa nosso próprio dispositivo de nêutrons polarizado
Em setembro de 2018, voltei à pátria e entrei para a filial de Dongguan do Instituto de Pesquisa de Physics de alta energia da Academia Chinesa de Ciências.Na cidade de Dalang, na cidade de Dongguan, construímos o único dispositivo científico nacional na fonte do sul da China -Sanzhong.
Nesta fonte de nêutrons, usamos técnicas dispersas para produzir um grande número de nêutrons e usar esses nêutrons para estudar micro -material e sua dinâmica.
▲ Concluiu a P&D da cadeia total
Meu trabalho na fonte de nêutrons espalhados é uma plataforma para criar nêutrons e aplicações de polarização.Nos últimos cinco anos, completei a pesquisa e o desenvolvimento de toda a cadeia do nêutron de polarização, incluindo a pesquisa e o desenvolvimento e a preparação de algumas tecnologias e componentes principais, e usando o equipamento e a tecnologia própria para fazer algum corte – Aplicações de pesquisa científica Edge.
Um dos principais dispositivos do núcleo é uma câmara de gás especial, que é um recipiente de vidro com alguns gases.Podemos ver que, depois que o feixe de nêutrons não polarizado passa por essa câmara de gás, o feixe de nêutrons polarizado está fora.Antes de voltar, nosso país não tinha capacidade de fazer uma câmara de gás tão especial.No entanto, após um longo período de exploração e ajuste contínuo, finalmente produzimos com sucesso essas câmaras de gás especiais na fonte de nêutrons dispersa de Dongguan.
Por que é difícil fazer essas câmaras de gás especiais?Você pode dar uma olhada na foto acima.A pressão do ar nesta câmara de gás excede a pressão atmosférica.Para evitar isso, pressionamos a câmara de gás de vidro em um nitrogênio líquido a -196 ° C a cerca de três ou cinco cm e depois cortamos o vidro com uma pistola de chama para selá -lo.
Este ofício é muito difícil.Usando esses dispositivos e tecnologias que desenvolvi, liderei a equipe para construir o primeiro dispositivo experimental de nêutrons polarizado em nosso país.
Nesta foto, o nêutron sai da esquerda, depois de uma série de dispositivos de polarização, dispositivos de transporte e, em seguida, para o dispositivo de análise, você pode completar alguns experimentos complexos de nêutrons polarizados.
▲ Esquerda: amostra de amostra de linha de caracol de alumínio puro (6 cm de comprimento, 3 cm de diâmetro)
Meio: amostras de amostra mais o ambiente de campo magnético
Direita: simulação numérica de campo magnético
Um dos experimentos é usar nêutrons polarizados para medir a distribuição do campo magnético dentro do tubo de caracol fechado.Isso é impossível de ver com qualquer outra maneira de medir o campo magnético, porque a sonda usada para medir o interior do tubo de rosqueamento não pode ser removida.No entanto, como o nêutron não é carregado, sua penetração é muito forte.
▲ Esquerda: YBCO (oxigênio de cobre) Super condutor
Direita: o campo magnético medido
Outro trabalho é medir o efeito massador na superfície da superfície do supercondutor usando a tecnologia e a plataforma de polarização.O efeito massador é um termo acadêmico que se refere ao campo magnético externo no estado da supercondutora.
Antes de desenvolvermos essa tecnologia e plataforma, não tínhamos nenhuma maneira de medir o tamanho e a distribuição da superfície do supercondutor, porque todas as medições afetariam seu campo magnético de superfície.Mas agora, usamos o método de medição não -nestrutivo de nêutrons polarizado para permitir que ele passe pelos supercondutores e funcione com o campo magnético da superfície, que pode ser empurrado e analisado a distribuição do campo magnético da superfície supercondutora.Os resultados que medimos de acordo com a previsão teórica do efeito masner.
O armazenamento e a supercondução do estudo são inseparáveis ​​do nêutron de polarização
Estas são pesquisas muito básicas.Deixe -me dar a você dois exemplos muito simples.
Todos os materiais de armazenamento de todos os produtos eletrônicos agora são um ímã pequeno.
Nos últimos 40 ou 50 anos, usando a medição de nêutrons polarizados para medir a resistência magnética gigante, você pode saber se a distribuição de diferentes materiais de resistência magnética gigante é um anti -ferro muito bom.Essa espessura é muito importante.Esta é a pesquisa científica básica feita pela tecnologia de nêutrons de polarização.
▲ Novos materiais de armazenamento magnéticos futuros
A atual tecnologia de armazenamento magnético se desenvolveu em uma direção magnética muito complicada.Isso é chamado de Skyrmion.
Outra possível contribuição é a supercondutor.Esta é a imóvel do filme “Avatar”.Os supercondutores de temperatura ambiente são os sonhos de todos os cientistas.
Existe uma maneira de torná -lo supercondutor através da regulamentação de outros materiais?Essas questões científicas mais básicas precisam ser estudadas pelo nêutron de polarização.De fato, nas últimas décadas, o uso de nêutrons polarizados para fazer pesquisas de espalhamento de nêutrons se tornou um dos meios mais importantes para estudar supercondutores.
Acredito que, com o desenvolvimento da tecnologia polarizada de nêutrons, ela definitivamente contribuirá mais para o desenvolvimento e o progresso da ciência supercondutiva e até material no futuro.
Obrigado a todos!
“Ge Zhi Tao”, originalmente chamado de “Self, Zhi Zhi Tao”, está comprometido em cruzar a comunicação de pensamentos extraordinários. Grid para saber “. Patrocinado pelo Centro e pela Academia da China de Ciências Cibernéticos de Segurança e Informatização, e a Expo de Popularização da Ciência Chinesa (Popular Science Platform of the Chinese Academy of Sciences) fornece suporte técnico.
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