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发信人: foxpp (沉默是金), 信区: other
标  题: 让我们磁化原子核（zz）
发信站: 听涛站 (2001年09月26日13:42:25 星期三), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com
2001-9-26：让我们磁化原子核 （本站有原文）

    制作磁化氦3气体让很多物理学家觉得自己像是神经紧张的酿酒师
：他们知道一个好的玻璃瓶可以保持氦原子核在几天内磁有序，而一
个坏瓶子在几分钟内就会产生无序。10月1号的PRL上，一个小组报道
说，部分的原因是因为容器本身在强磁场下被磁化了，例如那些通常
被用来估计氦中原子核排列的容器。尽管玻璃通常被认为不会被磁化，
但是这些容器的磁化看起来破坏了氦排列，而退磁则可以使坏瓶子变
好。对这件事情的领悟肯定会让为医学照相和其他应用准备氦3变得更
加有保障和便宜。

    磁有序（超极化）的氦3气体是昂贵而少见的氦同位素的一种不稳
定态，它甚至在物理学家制备它的时候就开始失去有序。“我经常说
使用它或者浪费它，”盐湖城犹他大学的Brian Saam说。Saam提供超
极化的氦3给医药学家，他们在肺部气体空间里象使用染料一样使用氦
3。氦3气体在MRI扫描中是发光的，而吸入它非常安全。美国食物与药
品管理局正在考虑将它作为诊断的常规手段，而从碰撞实验到材料分
析的其他应用正在继续形成。

    科学家们在直径2到3英寸的球形玻璃瓶中准备并储存这种气体。
球形让气体与容器表面的相互作用最小，Saam说，然而仍然没法保证
一个单元——这是使用者对该容器的称呼——是好的。直到最近，他
还认为使一个单元好的是“巫术”，但是这种印象在他研究生们的观
察结果下改变了。开始，当他的学生们告诉他强磁场破坏了一个新单
元的时候，Saam设想了很多其他的解释。“但是当他第三次、第四次
的重复这一实验时，”Samm说，“我们知道我们发现些东西了。”

    和其他的同事一起，他们发现他们能够采用下面的方法来修复被
破坏的单元：将单元置于强度不断下降的磁场中旋转——这是标准的
消磁方法，和计算机屏幕利用一个振荡的磁场消磁是一样的。这个结
果意味着容器本身是磁性的。接下来的测试表明只有当这些容器存在
一些在使氦磁有序过程中产生的铷的时候，它们才会被磁化。该小组
推测使铷与玻璃中的微量的铁杂质发生了化学反应从而导致了磁性的
产生。他们认为，氦原子核的取向在原子经过这些微小磁体的时候就
会被破坏。基于散射理论，他们计算出玻璃中的磁性颗粒大小约为一
千个原子。

    “我认为还需要更多的实验来真正的认清其中的所有物理，”普
林斯顿大学的氦极化创始人Will Happer说，“但是显然，他们辨认出
一些真正有趣的东西——这是真正的发现。”

    “这一领域一直以来就是依靠经验，看起来像是巫术，”Bas
Driehuys说。他在位于新喀里多尼亚的达拉谟的Nycomed Amersham公
司销售用于MRI扫描的超极化氦3气体。“但是这个发现看起来将成为
我们的立足处，从这里我们将会得到对发生了什么事的真正的了解。”

    附图：
    吸入一口新鲜的氦气。磁有序的氦能够让MRI（核磁共振成像）扫
描肺里的气体空间，但是研究人员们没有可靠的办法来乘装氦气。玻璃
令人惊奇的磁性质也许可以解释为什么氦气瓶如此容易变化。
Phys. Rev. Lett., 87, 143004 (2001).
Edited by slli@SMTH


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