現(xiàn)代物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)限制因素是科學(xué)家可以測(cè)量重要值(例如探測(cè)器內(nèi)的磁場(chǎng))的精度。美國(guó)能源部(DOE)的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)的科學(xué)家及其合作者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種獨(dú)特的設(shè)備，用于校準(zhǔn)場(chǎng)測(cè)量設(shè)備并測(cè)試其在強(qiáng)磁場(chǎng)中的極限。

該設(shè)施的特點(diǎn)是電磁線圈的磁鐵來(lái)自原先位于舊金山醫(yī)院的磁共振成像(MRI)掃描儀。磁鐵產(chǎn)生的最大磁場(chǎng)為4特斯拉，是冰箱磁鐵強(qiáng)度的400倍以上。它的大開(kāi)口原本打算在MRI掃描期間容納患者，但為科學(xué)家提供了足夠的空間在磁場(chǎng)內(nèi)定位設(shè)備和機(jī)械。磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)也異常均勻且穩(wěn)定，這是將測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)為許多粒子和核物理實(shí)驗(yàn)所必需的超高精度的要求。

“我們與阿貢大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)的幾位研究人員合作，需要強(qiáng)大的磁場(chǎng)和大孔徑來(lái)測(cè)試他們的研究，”阿貢大學(xué)高能物理部門(mén)的物理學(xué)家兼組長(zhǎng)彼得·溫特說(shuō)。“科學(xué)家們帶來(lái)了他們的設(shè)備和電子設(shè)備，我們提供了我們的磁鐵，專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)幫助自動(dòng)化過(guò)程并確保測(cè)試成功。”

該團(tuán)隊(duì)正在尋找新用戶，以繼續(xù)擴(kuò)大該設(shè)施的應(yīng)用范圍。

校準(zhǔn)站

Argonne的螺線管測(cè)試設(shè)備的主要應(yīng)用是校準(zhǔn)和交叉校準(zhǔn)測(cè)量探頭，以實(shí)現(xiàn)高精度并在世界范圍內(nèi)的類似實(shí)驗(yàn)之間增加一致性。

最初，阿貢(Argonne)科學(xué)家購(gòu)買(mǎi)了一塊磁鐵來(lái)測(cè)試和校準(zhǔn)由馬薩諸塞大學(xué)開(kāi)發(fā)的幾種探針，用于測(cè)量目前在DOE費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室(Fermilab)進(jìn)行的Muon g負(fù)2(Muon g-2)實(shí)驗(yàn)中的磁場(chǎng)。該測(cè)試設(shè)施使科學(xué)家能夠進(jìn)行精確的野外測(cè)量，測(cè)量范圍可低至十億分之幾，例如測(cè)量地球周長(zhǎng)約2英寸。

在實(shí)驗(yàn)中精確測(cè)量場(chǎng)至關(guān)重要，因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度是g最終確定的主要因素，g是μ子的一種性質(zhì)，其確定將證實(shí)當(dāng)前的粒子物理學(xué)理論或指出未發(fā)現(xiàn)的粒子的存在。