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美國能源部（DOE）橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員在散裂中子源（SNS）處完成了新的14特斯拉磁體的初步調試。這種新的樣本環境使研究人員能夠探索量子物質複雜行為背後的基本物理學。
該磁體還具有一個可選的稀釋制冷機插件，是SNS即將調試的最新低溫樣品環境。這款重達2670磅，高約7英尺的高裝置對於想要學習更多有關表現出量子現象的材料的研究人員來說是一個極好的工具。它強大的磁場迫使量子粒子有序地運轉，從而為科學家提供了在無序的量子系統中定位模式的機會。藉助其可將樣品冷卻至-459.65°F的冰箱，科學家可以從本質上「凍結」材料中的分子振動，這些分子振動在中子散射研究中可能表現為背景噪聲。這允許更精確地測量與量子磁體相關的激發。
ORNL的首席儀器科學家Matt Stone說：「量子系統通常缺乏可辨別的順序。這使得很難理解它們的基本特徵。這種新的示例環境使我們能夠對我們感興趣的這些系統進行排序。」
Stone解釋說，14特斯拉磁體產生的磁場非常適合SNS正在研究的關於量子材料的許多中子散射實驗。但是，他補充說，ORNL的中子散射設施可以處理產生更大磁場的樣品環境。
他說：「一個14特斯拉的磁場使我們能夠通過一個大的散射角開口來散射中子。它是探索各種材料和量子行為（包括量子磁性和自旋液體）的理想選擇。不過，請放心，在ORNL的中子散射設施中已經考慮開發更大的磁場樣本環境。」
Stone花了三年的時間與ORNL和牛津儀器（一家位於英格蘭牛津的科學儀器公司）的同事一起設計和測試14特斯拉磁體。技術人員和工程師又花了三周的時間來組裝磁鐵，磁鐵是從牛津運來的，裝在13個巨大的箱子裡。
「這是一個很大的項目，但是進展非常順利。我們的員工和牛津儀器公司的同事們精心組裝了這個示例環境，而勤奮才使這次組裝如此成功，」該技術的主要技術人員ORNL 的低溫和磁體樣品環境團隊Saad Elorfi說。
中子是研究量子系統的優秀工具。它們沒有電荷，但是它們確實具有磁矩，這使它們對諸如量子磁體之類的磁性材料敏感。
Stone說：「除了對磁性結構敏感之外，ORNL的冷中子儀器中的中子對研究量子現象特別有用，因為它們產生的能量與我們在量子激發中看到的能量相似。」
Stone說，許多研究人員已經與他聯繫，以使用14特斯拉磁鐵進行實驗。磁鐵是可移動的，這意味著它可以安裝在SNS 的許多不同的中子散射儀器上。這些包括SEQUOIA，HYSPEC，CORELLI，ARCS和CNCS。