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物理学家研发出新型隐形斗篷 能对静态磁场隐形

发布时间:2012年03月27日 15:58 | 进入复兴论坛 | 来源: | 手机看视频


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  虽然超导体也能屏蔽外界磁场,但是超导体本身仍然能干扰外界磁场从而能被探测到

  如图所示,磁感线没有进入这种新型隐形斗篷中,从外界看起来好像径直穿过去一样

  物理学家已经揭示出了很多类型的隐形斗篷(invisibility cloaks),包括能使物体对光线、声波、地震波甚至水波隐身的隐形斗篷。现在,他们又报道出一种能对静态磁场隐形的新型斗篷,并且制作这种类型斗篷的材料在世界各地的物理实验室都可以容易得到,这意味着从原则上来讲,这是第一种能进行实际生产的隐形斗篷。这种斗篷可以在医学领域有很大应用,但也可能颠覆机场的安检设施。

  由来自巴塞罗那自治大学的阿尔瓦罗·桑切斯(Alvaro Sanchez)领导的理论物理学家小组和斯洛伐克科学院的实验物理学家们为我们展现了该隐形斗篷的工作原理。

  斗篷的内表面是用“高温超导条带”排列而成的,由于超导体能够排斥磁场,因此任何有磁场的东西被超导体包围起来以后,从外面是无法被探测到的,但是超导体本身仍然能干扰外界磁场从而能被探测到,因此科学家们在它的外表面包裹上了一层普通的铁磁体物质(家庭冰箱门上的磁铁就是由这种物质做成的)。超导体试图向外排斥外界磁场,而铁磁体物质试图向内吸引外界磁场,这样从总体上来讲,这两个材料层对磁场的响应正好相互抵消掉。

  为了测试它的性能,斯洛伐克的实验物理小组利用液氮对斗篷材料进行冷却来激活其超导性,然后把它放入到静态、均匀的磁感应强度为40微特斯拉的磁场中。随后用霍尔探头(Hall probe)来探测磁场的形态,科学家发现:磁感线没有进入斗篷中,从外界看起来好像径直穿过去一样,他们称他们的这种斗篷才是“真正”意义上的隐形斗篷(因为这是第一种能用现有材料制作的完美斗篷)

  在2008年,物理学家约翰·彭德鲁(John Pendry)和其它人第一次向人们展示了能对静态磁场隐身的隐形斗篷,这种斗篷与其它种类的隐形斗篷相比其简单性在于:它只要求材料的磁导率发生变化,而对介电常数没有要求。

  但这种设计仍然有一个复杂的方面:要求磁导率必须各向异性(在不同的方向上有不同的值)。而阿尔瓦罗·桑切斯及其同事最新设计的这种隐形斗篷要更简单的多,它的磁导率是各向同性的(在不同的方向上有相同的值)

  约翰·彭德鲁称这项新工作在隐形斗篷的研究过程中是具有开创性意义的。他说:“虽然最终的测定结果表明这也还不是一件十分完美的斗篷,但是它令人信服的表明基本概念是可行的!并且毫无疑问在经过改进生产工艺以后会大幅提高它的性能。”

  阿尔瓦罗·桑切斯指出这种磁场隐形斗篷是非常容易制造的:它只需要现成的材料以及大约花费1000欧元(1300美元)左右,这在研究项目当中是一笔非常小的开支。他相信这种斗篷能够首先用在医学当中,可以用来保护精巧的心脏起搏器不受核磁共振成像仪中强磁场的干扰。同时他也承认会有不好方面的应用,他说道:“该项技术可以被用来在安检口岸隐藏金属质地武器,但我更加喜欢朝问题的另一面想——我们的创意也能够帮助相关部门设计更加安全的检查程序。”

  在一总部设在伦敦的咨询公司(Dextera Globa)工作的边境安全顾问理查德·汤赛特(Richard Tomsett)指出:在机场安检中还有其它的检查手段,例如X-射线检查机和嗅探犬等都无法被瞒天过海。但是他认为相关部门仍要保持与科学技术的发展与时俱进。他说:“这种隐形斗篷向安全机构提出了一个运作上的挑战,这要求他们必须积极响应科学家以及技术制造商来应对这种潜在的威胁。”