Нейтроны помогли "увидеть" магнитное поле

Томография может быть использована не только для создания трехмерных изображений внутренних органов. Оказывается, можно применить методологию компьютерной томографии для визуализации не только вещества, но и поля. Первая работа, в которой описана такая возможность, опубликована в журнале Nature Physics Николаем Карджиловым (Nikolay Kardjilov) и его коллегами из института им. О.Гана и Л.Майтнер в Берлине.

Трехмерная картина распределения магнитных полей внутри твердого непрозрачного материала была получена с помощью нейтронов, не имеющих, как известно, заряда, но обладающих магнитным моментом, что дает возможность исследования магнитных явлений в магнитных материалах. Во внешних магнитных полях нейтроны выстраиваются в соответствии с направлением поля, аналогично тому, как ведет себя стрелка компаса или железные опилки в демонстрационных опытах по визуализации силовых линий магнитного поля, известных еще с ХIХ-го века.

В экспериментах немецких ученых пучок нейтронов пропускали через спиновые поляризаторы - специальные устройства, которые выделяли из потока только те нейтроны, у которых было определенное направление спина. При облучении намагниченного образца потоком таких спин-поляризованных нейтронов происходит их взаимодействие с магнитным полем образца, в результате которого направление спина нейтронов изменяется. Эти изменения регистрируются детектором нейтронов. Магнитный образец поворачивают в пространстве, измерения повторяют, и затем все полученные данные суммируются и обрабатываются с помощью традиционных методов компьютерной томографии.

Успеху группы д-ра Карджилова немало способствовали разработки собственных конструкций спиновых поляризаторов и детекторов нейтронов. Полученные учеными результаты найдут применение в исследованиях высокотемпературных сверхпроводников, где необходимо точно представлять трехмерную картину магнитного поля.