Polarisationsneutron är en icke -utformad mätmetod, som inte bara kan hjälpa oss att utforska magnetiska lagringsmaterial, utan också studera ett av de viktigaste sätten för superledare.Denna grundläggande vetenskapliga forskning verkar vara långt ifrån oss, men i framtiden har den en enorm inverkan på utvecklingen av det mänskliga samhället …
Producerad: Gezhi Tao Dao Dao Dao Dao Tao
Följande är forskare vid China Sanzhong Ziyuan Science CenterTong XinMottagning av tal:
Hej alla, jag är Tong Xin, från Institute of High -Energy Physics of the Chinese Academy of Sciences.Som en relativt vanlig vetenskaplig forskare har jag studerat fältet och riktningen för polarisationsneutron i nästan 20 år.
Använd neutron som en sond
Den polariserade neutronen kan låta konstigt, men vet du att neutroner vet du?Neutronen är en mycket liten partikel, och var och en av oss har många av dem.Alla saker i universum består i princip av atomer.
Den stora bollen på bilden är kärnan, och den lilla bollen är neutronen.Forskningen jag gör är att använda några metoder för att producera dessa neutron och sedan använda polariserade neutroner för att göra magnetisk forskning.Eftersom polariserad neutron är en sond för att studera komplex magnetalitet.
▲ National Synchronous Radiation Laboratory
Vad är sonden?Vi kan se saker eftersom synligt ljus hjälper oss som en sond.Efter att ha gått på college har vår skola ett nationellt strålningslaboratorium.
Oavsett om det är synligt ljus eller X -RAY, tillhör de kategorin elektromagnetiska vågor.Synligt ljus gör det möjligt för oss att se ett objekt mindre än håret, men att se en mycket mikrostruktur, till exempel hur atomerna i proteinet är ordnade, måste vi använda x -ray.
▲ x -Ray -mätning av proteinstrukturen för det nya koronarviruset
Mätningen av proteinstrukturen är mycket viktig, vilket är nära besläktat med vårt mänskliga liv.Under de senaste åren har X -Rays uppmätt proteinstrukturen för det nya koronarviruset som en sond.Endast genom att förstå strukturen hos virusprotein kan vi attackera och döda det genom effektiva läkemedel och vacciner.
▲ Elektronisk mätning av enkelcellstrålningsmask
En annan sond utanför den elektromagnetiska vågen kallas elektronik.Det finns en atomkärna i atomen.Detta foto är att använda elektroner för att titta på strålningsinsekterna i enstaka celler.
Våra forskare vill förstå Micro -World och Macro -Universe World, som kräver många olika sonder.Under doktorandstudien har vår skola en annan enhet som heter Low Energy Neutron Source, som är en enhet som producerar många gratis neutron.
Neutronen är bunden till atomkärnan genom stark interaktion.Efter krossning kan vi använda denna joniska kärnbegränsning som en sond för att studera mikrovärlden.
Detta låter som en långt borta från våra liv, men i själva verket har användningen av neutroner som en sond för att studera mikrovärlden en historia på nästan 80 år.1944 var Ernest Wollan, en forskare som kretsade till höger, en vetenskaplig forskare vid National Laboratory of Oak Ling National Laboratory.
Under de kommande tio åren genomförde Vorland och hans forskare Clifford Shull, en forskare som stod bakom honom, ett stort antal tidiga neutronexperiment och erhöll mycket värdefulla experimentella data.
År 1994 vann två forskare Nobelpriset i fysik.
Varför vann Walland, som skrev brevet tidigare, inte Nobelpriset?Eftersom han dog 1984.Så om du är intresserad av Nobelpriset måste du skydda din kropp.
▲ Vänster: Neutron Display Atomic Position
Höger: Beteendet hos neutrondisplayatomiken
Nobelpriskommissionen berömde positionen för Schales användning av neutronforskningsatomer och brockfower för att använda neutronforskningsatomer.Anledningen till att dessa kan göra är nära besläktade med neutronens egenskaper.
Bland alla ämnen är atomerna uppradade en efter en, och avståndet mellan atomerna är cirka 10-10 kvadratmeter.För att mäta ett så litet avstånd måste vi använda en liten linjal, och neutronens våglängd är Egypten, så denna linjal är en neutron.På liknande sätt är neutronens energi elektronisk, och du kan också studera hur atomen rör sig.
En annan viktig punkt är att neutron är magnetisk och kan polariseras, vilket involverar mitt forskningsområde.Med hjälp av en neutronsond bekräftade första gången Volan och Salle anti -järnmagnetiska strukturen kommer att ha en stark anti -järnmagnetisk signal i en speciell riktning för detta material, vilket avslöjar atomens magnetiska magnet. eller ner, och det totala tillståndet är inte magnetiskt.
Sammanfattningen av orden från Brocknes är: ”Rund är en av de grundläggande partiklarna i vår värld.Väsen”Neutronen är så viktig.
Polarisation neutron detekterbarhet
Jag var mycket intresserad av Neutron -sonden under min doktorsexamen.Efter examen från en doktorsexamen kom jag till American Laboratory of Oak Ling National Laboratory.
▲ American Sanzhongzi
Detta är en stor vetenskaplig enhet som USA investerade 1,4 miljarder dollar 2006. Syftet är att producera neutroner och använda neutroner som en sond för att studera mikrovärlden.Jag har arbetat här i tio år och en månad.
Neutronen är som en liten magnet, och riktningen för neutronen är rörig.Men om jag har ett sätt att ordna alla neutronplatser bra, är det neutronen för polarisering.Med hjälp av polariserade neutronstrålar kan vi se mikromagnetiska egenskaper och dess förändringar i de mycket komplicerade atomerna.
Den här bilden ger den magnetiska linjen.Alla vet att det finns en magnetisk linje bredvid magnetfältet, men den magnetiska linjen är osynlig och kan inte hitta den.Vi kan använda polariserade neutroner för att observera och karakterisera den magnetiska linjen.
När jag var i Oak Ridge var jag ansvarig för installationen av polariserad neutron, plattformen för transportpolarisationsneutron och konstruktionen av hela experimentet och applikationsanläggningarna.Bilden till vänster är plattformen för de polariserade neutronexperimenten som jag ställde in upp till höger är en serie polariserade neutron -relaterade utrustning. Analysera polarisationsriktningen för polarisationsneutron.Med denna utrustning gjorde vi mycket arbete.
▲ Mät magnetfasförändringsprocessen för FE3PT
Detta är processen för att studera den inre magnetfasförändringen av ett litet magnetobjekt.Alla föremål är inte magnetiska när det gäller hög temperatur, men när temperaturen minskar visas dess magnetalitet långsamt.Vi kan se att vid 425K (cirka 152 ° C) använder vi de polariserade neutronerna genom detta objekt. ), Om vi använder den polariserade neutronen för att slåss, upptäcker vi att magneten inuti är borta.Detta är ett mycket enkelt exempel som berättar hur vi använder polariserad neutron för att studera komplex magnetism.
Bygg vår egen polariserade neutronanordning
I september 2018 återvände jag till moderlandet och gick med i Dongguan -filialen i High -Energy Physics Research Institute vid Chinese Academy of Sciences.I Dalang Town i Dongguan City har vi byggt den enda nationella vetenskapliga enheten i South China -China Sanzhong -källan.
I denna neutronkälla använder vi spridda tekniker för att producera ett stort antal neutroner och använder dessa neutron för att studera mikromaterial och dess dynamik.
▲ slutförde FoU för den totala kedjan
Mitt arbete i den spridda neutronkällan är en plattform för att bygga polariseringsneutron och applikationer.Under de senaste fem åren har jag slutfört forskningen och utvecklingen av hela polarisationens neutron, inklusive forskning och utveckling och beredning av vissa kärnteknologier och komponenter och använt utrustning och teknik för att göra lite skärning – Edge Scientific Research Applications.
En av de viktigaste kärnanordningarna är en speciell gaskammare, som är en glasbehållare med några gaser.Vi kan se att efter att den icke -polariserade neutronstrålen passerar genom denna gaskammare är den polariserade neutronstrålen ute.Innan jag kom tillbaka hade vårt land ingen förmåga att göra en så speciell gaskammare.Men efter en lång period av kontinuerlig utforskning och justering producerade vi äntligen framgångsrikt dessa speciella gaskamrar i Dongguans spridda neutronkälla.
Varför är det svårt att göra dessa speciella gaskamrar?Du kan titta på bilden ovan.Lufttrycket i denna gaskammare överskrider det atmosfäriska trycket.För att undvika detta pressade vi glasskammaren vid ett flytande kväve vid -196 ° C cirka tre eller fem cm, och klippte sedan glaset med en flampistol för att försegla det.
Detta hantverk är mycket svårt.Med hjälp av dessa enheter och tekniker som jag utvecklade ledde jag teamet att bygga den första polariserade neutron -experimentella enheten i vårt land.
På det här fotot kommer neutronen ut ur vänster, efter en serie polarisationsenheter, transportanordningar och sedan till analysenheten kan du fylla några komplexa polariserade neutronexperiment.
▲ Vänster: Provprov av ren aluminium snigellinje (6 cm lång, 3 cm diameter)
Mitt: Provprover plus magnetfältmiljön
Höger: Magnetfält Numerisk simulering
Ett av experimenten är att använda polariserade neutroner för att mäta magnetfältfördelningen inuti det stängda snigelröret.Detta är omöjligt att göra med något annat sätt att mäta magnetfältet, eftersom sonden som används för att mäta det inre av gängröret inte kan tas bort.Eftersom neutronen inte är laddad är dess penetration mycket stark.
▲ Vänster: YBCO (Copper Oxygen) Superledare
Höger: det uppmätta magnetfältet
Ett annat jobb är att mäta masnereffekten på ytan på superledarytan med hjälp av polariseringens teknik och plattform.Masner -effekten är en akademisk term som hänvisar till det yttre magnetfältet i tillståndet för superledande.
Innan vi utvecklade denna teknik och plattform hade vi inget sätt att mäta storleken och distributionen av superledarytan, eftersom alla mätningar skulle påverka dess ytmagnetfält.Men nu använder vi den icke -destruktiva mätmetoden för polariserad neutron för att låta den passera genom superledarna och fungera med ytmagnetfältet, som kan skjutas och analyseras fördelningen av det superledande ytmagnetfältet.Resultaten mätte vi i linje med den teoretiska förutsägelsen av Masner -effekten.
Studielagring och superledande är oskiljaktiga från polarisationsneutron
Det här är mycket grundläggande forskning.Låt mig ge dig två mycket enkla exempel.
▲ Giant Magnetic Resistance Reforms Daily Life
Alla lagringsmaterial för alla elektroniska produkter är nu en liten magnet.
Under de senaste 40 eller 50 åren, med polariserad neutronmätning för att mäta den jätte magnetiska motståndet, kan du veta om fördelningen av olika jättemagnetiska motståndsmaterial är en mycket god anti -järnmagnet.Denna tjocklek är mycket viktig.Detta är den grundläggande vetenskapliga forskningen gjord av polarisationsneutron -teknik.
▲ Framtida nya magnetiska lagringsmaterial
Den nuvarande magnetiska lagringstekniken har utvecklats i en mycket komplicerad magnetisk riktning.Detta kallas Skyrmion.
Ett annat möjligt bidrag är superledande.Detta är stillbilderna i filmen ”Avatar”.Rumstemperatur superledare är drömmen för alla forskare.
Finns det ett sätt att göra det superledande genom reglering av andra material?Dessa mest grundläggande vetenskapliga frågor måste studeras av polarisationsneutron.Under de senaste decennierna har faktiskt användningen av polariserade neutroner för att göra neutronspridningsforskning blivit ett av de viktigaste sätten att studera superledare.
Jag tror att med utvecklingen av polariserad neutron -teknik kommer den definitivt att bidra mer till utvecklingen och framstegen av superledande och till och med materiell vetenskap i framtiden.
tack allihopa!
”Ge Zhi Tao”, ursprungligen kallad ”Self, Zhi Zhi Tao”, har åtagit sig att korsa kommunikation av extraordinära tankar. Grid att veta ”. Sponsrad av Center och China Academy of Sciences Cyber Security and Informatising, och den kinesiska vetenskapspopulariseringsutställningen (Popular Science Platform of the Chinese Academy of Sciences) ger teknisk support.
Rapport/feedback
