Kvanttititmagnetometreillä

Kvanttititmagnetometreillä, suomeksi kvanttimagnetometrit, ovat erittäin herkkiä mittalaitteita magneettikenttien havaitsemiseen. Ne hyödyntävät kvanttimekaniikan periaatteita, kuten atomien tai muiden kvanttisysteemien spin-ominaisuuksia, mittausprosessissaan. Perinteisiin magnetometreihin verrattuna kvanttimagnetometrit tarjoavat huomattavasti parempaa herkkyyttä ja tarkkuutta, mahdollistaen erittäin heikkojenkin magneettikenttien havaitsemisen.

Yksi yleisimmistä kvanttimagnetometrien tyypeistä on optisesti pumpattu magnetometri (OPM). Näissä laitteissa käytetään valoa atomien polarisoimiseksi tiettyyn energiatilaan. Kun atomit altistuvat ulkoiselle magneettikentälle, niiden energiatila muuttuu, ja tämä muutos voidaan havaita mittaamalla valon absorbanssia tai fluoresenssia. Toinen merkittävä tyyppi on atomisäiemagnetometri, joka perustuu atomien optiseen refroidissementtiin ja sitoutumiseen laserin avulla.

Kvanttimagnetometreillä on laaja sovelluskirjo. Niitä käytetään geofysiikassa maaperän ja pohjaveden etsimiseen, arkeologiassa piilotettujen rakenteiden paikantamiseen sekä geologian tutkimuksessa mineraaliesiintymien tunnistamiseen. Lisäksi niitä hyödynnetään lääketieteellisessä kuvantamisessa, kuten aivojen magneettikentän mittaamisessa (magnetoenkefalografia, MEG) ilman suoraa kontaktia tai erillisten kuvantamislaitteiden tarvetta. Myös avaruustutkimuksessa ja puolustusteollisuudessa kvanttimagnetometreillä on tärkeä rooli. Niiden kehitys jatkuu edelleen, ja uusia sovelluskohteita etsitään aktiivisesti.