¿Investigar la sonda indispensable del micro mundo？Hemos creado un dispositivo experimental para neutrones de polarización
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¿Investigar la sonda indispensable del micro mundo？Hemos creado un dispositivo experimental para neutrones de polarización

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El neutrón de polarización es un método de medición no dañado, que no solo puede ayudarnos a explorar materiales de almacenamiento magnético, sino que también estudia uno de los medios más importantes de superconductores.Esta investigación científica básica parece estar lejos de nosotros, pero en el futuro, tiene un gran impacto en el desarrollo de la sociedad humana …
Producido: Gezhi Tao Dao Dao Dao Dao Tao
El siguiente es un investigador en el Centro de Ciencias de China Sanzhong ZiyuanTong xinRecepción del discurso:
Hola a todos, soy Tong Xin, del Instituto de Física de alta energía de la Academia de Ciencias de China.Como investigador científico relativamente ordinario, he estudiado el campo y la dirección del neutrón de polarización durante casi 20 años.
Use neutrones como sonda
El neutrón polarizado puede sonar extraño, pero ¿sabes que neutrones sabes?El neutrón es una partícula muy pequeña, y cada uno de nosotros tiene muchos de ellos.Todas las cosas en el universo están básicamente compuestas de átomos.
La bola grande en la imagen es el núcleo, y la bola pequeña es el neutrón.La investigación que hago es usar algunos métodos para producir estos neutrones y luego usar neutrones polarizados para hacer investigación magnética.Porque el neutrón polarizado es una sonda para estudiar una magnetidad compleja.
▲ Laboratorio nacional de radiación síncrona
¿Cuál es la sonda?Podemos ver las cosas porque la luz visible nos está ayudando como una sonda.Después de ir a la universidad, nuestra escuela tiene un Laboratorio Nacional de Radiación.
Ya sea que se trate de luz visible o raya x, pertenecen a la categoría de ondas electromagnéticas.La luz visible nos permite ver un objeto más pequeño que la seda del cabello, pero ver una estructura muy micro, como cómo se organizan los átomos en la proteína, necesitamos usar X -Ray.
▲ X -Medición de rayos de la estructura proteica del nuevo virus coronario
La medición de la estructura de la proteína es muy importante, lo que está estrechamente relacionado con nuestra vida humana.En los últimos años, los rayos x han medido la estructura de proteínas del nuevo virus coronario como una sonda.Solo al comprender la estructura de la proteína del virus podemos atacarlo y matarla a través de medicamentos y vacunas efectivas.
▲ Medición electrónica de gusano de radiación de células individuales
Otra sonda fuera de la onda electromagnética se llama electrónica.Hay un núcleo atómico en el átomo.Esta foto es usar electrones para mirar los insectos de radiación de las células individuales.
Nuestros investigadores quieren comprender el mundo micro -mundo y el macroniverso, que requiere muchas sondas diferentes.Durante el estudio de doctorado, nuestra escuela tiene otro dispositivo llamado fuente de neutrones de baja energía, que es un dispositivo que produce muchos neutrones libres.
El neutrón está unido al núcleo atómico por una fuerte interacción.Después de aplastar, podemos usar esta restricción de núcleo iónico como una sonda para estudiar el microwordo.
Esto suena muy lejos de nuestras vidas, pero de hecho, el uso de neutrones como una sonda para estudiar el microwordo tiene un historial de casi 80 años.En 1944, Ernest Wollan, un científico que se agachó a la derecha, fue un investigador científico en el Laboratorio Nacional de Oak Ling National Laboratory.
En los siguientes diez años, Vorland y su científico Clifford Shull, un científico que se encuentra detrás de él, llevó a cabo una gran cantidad de experimentos de neutrones tempranos y obtuvieron muchos datos experimentales preciosos.
En 1994, dos científicos ganaron el Premio Nobel de Física.
¿Por qué Walland, que escribió la carta antes, no ganó el Premio Nobel?Porque murió en 1984.Entonces, si está interesado en el Premio Nobel, debe proteger su cuerpo.
▲ Izquierda: Posición atómica de visualización de neutrones
Derecha: el comportamiento de la pantalla de neutrones atómica
La Comisión del Premio Nobel elogió la posición del uso de Atoms de Investigación de Neutrones de Schale y Brockfower para usar átomos de investigación de neutrones.La razón por la cual esto puede hacer está estrechamente relacionada con las características de Neutron.
Entre todas las sustancias, los átomos están alineados uno por uno, y la distancia entre los átomos es de aproximadamente 10-10 metros cuadrados.Para medir una distancia tan pequeña, debemos usar una regla pequeña, y la longitud de onda del neutrón es Egipto, por lo que esta regla es un neutrón.Del mismo modo, la energía del neutrón es electrónica, y también puede estudiar cómo se mueve el átomo.
Otro punto importante es que el neutrón es magnético y puede ser polarizado, lo que implica mi campo de investigación.Usando una sonda de neutrones, la primera vez que Volan y Salle confirmaron la estructura magnética anti -hierro. o abajo, y el estado general no es magnético.
El resumen de las palabras de Brocknes es: «Round es una de las partículas básicas de nuestro mundo.Esencia»El neutrón es muy importante.
Detectabilidad de neutrones de polarización
Estaba muy interesado en la sonda de neutrones durante mi doctorado.Después de graduarme de un doctorado, vine al Laboratorio Nacional del Laboratorio Americano de Oak Ling.
▲ American Sanzhongzi
Este es un gran dispositivo científico que Estados Unidos invirtió 1.400 millones de dólares en 2006. El propósito es producir neutrones y usar neutrones como una sonda para estudiar el microwordo.He trabajado aquí durante diez años y un mes.
El neutrón es como un imán pequeño, y la dirección del neutrón es desordenada.Pero si tengo una forma de organizar bien todos los lugares de neutrones, es el neutrón de la polarización.Usando vigas de neutrones polarizados, podemos ver las propiedades micro magnéticas y sus cambios en los átomos muy complicados.
Esta imagen da la línea magnética.Todos saben que hay una línea magnética al lado del campo magnético, pero la línea magnética es invisible e incapaz de encontrarla.Podemos usar neutrones polarizados para observar y caracterizar la línea magnética.
Cuando estaba en Oak Ridge, fui responsable de la instalación de neutrones polarizados, la plataforma de neutrones de polarización de transporte y la construcción de todo el experimento y las instalaciones de aplicación.La imagen a la izquierda es la plataforma para los experimentos de neutrones polarizados que configuré. Analice la dirección de polarización del neutrón de polarización.Con estos equipos, hicimos mucho trabajo.
▲ Medir el proceso de cambio de fase magnética de FE3PT
Este es el proceso de estudiar el cambio de fase magnética interna de un pequeño elemento magnético.Todos los elementos no son magnéticos en el caso de alta temperatura, pero cuando la temperatura disminuye, su magnetidad aparece lentamente.Podemos ver que a 425k (aproximadamente 152 ° C), usamos los neutrones polarizados a través de este objeto. ), Si usamos el neutrón polarizado para luchar, encontramos que la magnetidad en el interior se ha ido.Este es un ejemplo muy simple que le dice cómo usamos neutrones polarizados para estudiar magnetismo complejo.
Construya nuestro propio dispositivo de neutrones polarizado
En septiembre de 2018, regresé a la patria y me uní a la sucursal de Dongguan del Instituto de Investigación de Física de alta energía de la Academia de Ciencias de China.En la ciudad de Dalang en la ciudad de Dongguan, hemos construido el único dispositivo científico nacional en el sur de China -China Sanzhong Source.
En esta fuente de neutrones, utilizamos técnicas dispersas para producir una gran cantidad de neutrones y usamos estos neutrones para estudiar micro -material y su dinámica.
▲ completó la I + D de la cadena total
Mi trabajo en la fuente de neutrones dispersos es una plataforma para construir neutrones y aplicaciones de polarización.En los últimos cinco años, he completado la investigación y el desarrollo de la cadena total del neutrón de polarización, incluida la investigación y el desarrollo y la preparación de algunas tecnologías y componentes centrales, y el uso de los equipos y tecnología propios para hacer algunos cortes, Aplicaciones de investigación científica de borde.
Uno de los dispositivos clave clave es una cámara de gas especial, que es un recipiente de vidrio con algunos gases.Podemos ver que después de que el haz de neutrones no polarizado pasa a través de esta cámara de gas, el haz de neutrones polarizado está fuera.Antes de regresar, nuestro país no tenía capacidad para hacer una cámara de gas tan especial.Sin embargo, después de un largo período de exploración y ajuste continuos, finalmente produjimos con éxito estas cámaras de gas especiales en la fuente de neutrones dispersas de Dongguan.
¿Por qué es difícil hacer estas cámaras especiales de gas?Puedes echar un vistazo a la imagen de arriba.La presión del aire en esta cámara de gas excede la presión atmosférica.Para evitar esto, presionamos la cámara de gas de vidrio a aproximadamente tres o cinco cm del nitrógeno líquido a -196 ° C, y luego cortamos el vidrio con una pistola de llama para sellarlo.
Esta nave es muy difícil.Usando estos dispositivos y tecnologías que desarrollé, llevé al equipo a construir el primer dispositivo experimental de neutrones polarizado en nuestro país.
En esta foto, el neutrón sale de la izquierda, después de una serie de dispositivos polarizados, dispositivos de transporte y luego al dispositivo de análisis, puede completar algunos experimentos complejos de neutrones polarizados.
▲ Izquierda: muestra de muestra de línea de caracol de aluminio puro (6 cm de largo, 3 cm de diámetro)
Medio: muestras de muestra más el entorno de campo magnético
Derecha: simulación numérica del campo magnético
Uno de los experimentos es usar neutrones polarizados para medir la distribución del campo magnético dentro del tubo de caracol cerrado.Esto es imposible de hacer con cualquier otra forma de medir el campo magnético, porque la sonda utilizada para medir el interior del tubo de roscado no se puede eliminar.Sin embargo, debido a que el neutrón no está cargado, su penetración es muy fuerte y puede penetrar el interior del objeto.
▲ Izquierda: super conductor YBCO (oxígeno de cobre)
Derecha: el campo magnético medido
Otro trabajo es medir el efecto Masner en la superficie de la superficie superconductora utilizando la tecnología y la plataforma de polarización.El efecto Masner es un término académico que se refiere al campo magnético externo en el estado superconductor.
Antes de desarrollar esta tecnología y plataforma, no teníamos ninguna forma de medir el tamaño y la distribución de la superficie superconductora, porque todas las mediciones afectarían su campo magnético de la superficie.Pero ahora, usamos el método de medición no destructivo de neutrón polarizado para permitir que pase a través del superconductor y la función con el campo magnético de la superficie, que puede empujarse y resolver la distribución del campo metomático de la superficie del superconductor.Los resultados que medimos en línea con la predicción teórica del efecto Masner.
El almacenamiento del estudio y la superconducción son inseparables del neutrón de polarización
Estas son una investigación muy básica.Permítanme darle dos ejemplos muy simples.
▲ Reforma de resistencia magnética gigante de la vida diaria
Todos los materiales de almacenamiento de todos los productos electrónicos son ahora un pequeño imán.
En los últimos 40 o 50 años, utilizando la medición de neutrones polarizados para medir la resistencia magnética gigante, puede saber si la distribución de diferentes materiales de resistencia magnética gigante es un muy buen espesor y distribución anti -hierro.Este grosor es muy importante.Esta es la investigación científica básica realizada por la tecnología de neutrones de polarización.
▲ Future Nuevos materiales de almacenamiento magnético
La tecnología de almacenamiento magnético actual se ha desarrollado en una dirección magnética muy complicada.Esto se llama Skyrmion.
Otra posible contribución es superconductor.Estas son las imágenes de la película «Avatar».Los superconductores de temperatura ambiente son los sueños de todos los científicos.
¿Hay alguna manera de hacerlo superconductor a través de la regulación de otros materiales?Estos problemas científicos más básicos deben ser estudiados por neutrones de polarización.De hecho, en las últimas décadas, el uso de neutrones polarizados para hacer una investigación de dispersión de neutrones se ha convertido en uno de los medios más importantes para estudiar superconductores.
Creo que con el desarrollo de la tecnología de neutrones polarizados, definitivamente contribuirá más al desarrollo y el progreso de la ciencia superconductora e incluso material en el futuro.
¡gracias a todos!
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