美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)和桑迪亞國家實驗室的科學家們?yōu)橛跋窦夹g(shù)邁出了潛在的一步，他們已經(jīng)開發(fā)出一種使用中子來檢測常規(guī)探頭無法到達的空間中電場的方法。

在《物理評論快報》(Physical Review Letters)中描述了它們的非破壞性但具有穿透性的方法，它可能導致傳感設(shè)備可以穿透墻壁，以檢測電子組件中的電場，這對于安全性檢查和其他診斷應用而言無疑是有用的功能。

NIST物理學家Dan Hussey說：“這是任何人第一次能夠?qū)ξ锢砀綦x的電場進行成像。” “可能有些東西你不想拆開，但要檢查。即使障礙物擋在了路上，這種方法也可能提供一種查看其電場的方法。”

該技術(shù)需要一束強烈的極化中子束，中子與質(zhì)子一起形成除簡單氫以外的所有元素的核。中子具有穿透致密材料(例如金屬)的能力，這些材料會阻止其他粒子或輻射類型的通過。

與帶電粒子(例如帶正電的質(zhì)子)不同，中子沒有凈電荷。但是，它們確實具有一種稱為自旋的磁性，可以通過磁場來操縱。在中子的自旋方向由磁性，使用的東西對自己有利的科研團隊的影響。

休西說：“中子是電中性的，但我們正在用它來感應電場。”

這個想法起源于桑迪亞物理學家袁裕玉(Yuan-Yu Jau)，他最近開始了實驗室定向研究與開發(fā)(LDRD)項目，以檢測傳統(tǒng)探頭無法到達的空間中的電場。為了實現(xiàn)這一目標，Jau需要一個良好的中子來源和功能強大的探測器，這一需求使他來到了NIST中子研究中心(NCNR)。

當中子通過電場時，它相當于向固定中子移動的電場;只有視角或參照系不同。當電場源移動時，它會產(chǎn)生磁場。

即使對于此演示實驗中使用的強電場，有效磁場也很弱(大約比地球磁場小50倍)。然而，這種弱磁場使中子的磁自旋方向略微傾斜。在實驗中，傾斜角小于1度，但是使用該小組開發(fā)的靈敏旋光法，可以測量到很小的旋轉(zhuǎn)，精度約為100度。

為了進行這種精確的測量，Hussey和他的NIST同事在NCNR的偏振法能力基礎(chǔ)上開發(fā)出一種比傳統(tǒng)偏振法靈敏度高約100倍的方法。他們的方法取決于中子的自旋行為，因為它們進入一種稱為螺線管的電磁體，該電磁體與極化的中子自旋濾波器結(jié)合使用。該設(shè)備是為其他目的而開發(fā)的，但事實證明對于該研究而言是理想的。

實驗條件似乎削弱了該技術(shù)在該領(lǐng)域中的實用價值，因為該團隊需要一個不方便的大型反應堆來產(chǎn)生中子束。但是，確實存在較小的，可商購的中子發(fā)生器，這表明該方法有一天可能會被便攜式設(shè)備利用，如果它能夠產(chǎn)生足夠強的中子束。

Hussey強調(diào)，結(jié)果僅表明該概念有效。他說：“我們并沒有試圖看到金屬物體的內(nèi)部，但是這將在不久的將來實現(xiàn)。”

但是，隨著研究人員圍繞該技術(shù)進行實驗設(shè)計，傳感技術(shù)可能會找到更多用途。

休西說：“您可能想在高壓電子設(shè)備運行時對其進行診斷，或者可能要研究樣品環(huán)境中具有電學特性的材料。” “既然能力已經(jīng)存在，也許其他想法就會出現(xiàn)。”