肉眼可见的最快旋转磁体问世可用于探索暗物质粒子，助力量子技术发展

一个悬浮在超导体陷阱中的微型磁体，可能是肉眼可见的旋转速度最快的物体，也是有史以来人类制造出的旋转最快的物体之一。未来，它有望用于搜寻神秘暗物质粒子的实验，并助力量子技术发展。11月6日，相关成果发表于《科学进展》。

磁体可以通过迈斯纳效应实现悬浮。图片来源：Alamy

超导体是一种能够以完美效率导电的材料，同时还能排斥任何试图穿透其内部的磁场，这一现象被称为迈斯纳效应。正因如此，放在超导体上方的磁体，会受到排斥性磁力并悬浮起来。新加坡科学技术研究局的王涛（音）和同事最近成功使这样一个悬浮磁体以前所未有的速度旋转起来。

研究人员使用了一个由钕、铁和硼制成的球形磁体，其直径约为30微米，与一根人类发丝的宽度相当。他们将该磁体放入一个由铅制成的圆柱形容器中，随后将该容器置于一个真空室内。

接下来，他们用液氦将整个装置冷却至约零下269摄氏度，这一温度仅比绝对零度（零下273.15摄氏度）高出几摄氏度。在这种极端条件下，铅表现出超导特性，而真空环境则确保了磁体能够悬浮其中且不会与任何粒子发生碰撞。研究团队利用磁线圈驱动磁体旋转，最终将这个微型转子提升至每分钟1.38亿转。

王涛表示，该磁体的旋转非常稳定：其转速需要17天才会衰减50%；而通常情况下，由于磁体与环境之间的相互作用，转速下降会快得多。“这是迄今旋转速度最快的磁悬浮转子。”目前，人造物体旋转速度最快的纪录同样由一个悬浮球体保持，但那个球体为纳米级大小，肉眼不可见，并且依靠激光束实现悬浮。

由于该转子几乎不受摩擦影响、具有磁性且处于低温环境，因此其行为对环境极为敏感，这使它成为一种极具前景的传感器。该团队已成功将其作为极低温下的真空度测量工具进行了测试。王涛表示，这对于量子计算机制造商可能大有裨益，因为量子计算机通常必须保持极低温度并处于隔离状态中才能正常工作。

德国乌尔姆大学的Benjamin Stickler表示，这种悬浮旋转磁体还可用于磁场的精确感知与测量。研究团队成员、意大利国家研究委员会的Andrea Vinante表示，该平台还有潜力用于检验基础物理学，如搜寻与暗物质粒子相关的效应，或在迄今尚未探索的频率上探测引力波。此外，在极低温度下，量子效应将占据主导地位，因此该平台甚至可用于探究量子力学与引力在微米尺度上的相互作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.aee6434

（原标题为《肉眼可见的最快旋转磁体问世可用于探索暗物质粒子，助力量子技术发展》）