畴壁

汉语词语

畴壁,拼音是chóu bì,意思是为减少交换能的增加,相邻磁畴之间的原子磁矩,不是骤然转向的,而是经过一个磁矩方向逐渐变化的过渡区域。这种过渡的区域叫做畴壁。

磁场中的畴壁
单纯从静磁能看,自发磁化趋向于分割成为磁化方向不同的磁畴,分割愈细,静磁能愈低。但是,形成磁畴也是要付出代价的。相邻磁畴之间,破坏了两边磁矩的平行排列,使交换能(见交换作用)增加。为减少交换能的增加,相邻磁畴之间的原子磁矩,不是骤然转向的,而是经过一个磁矩方向逐渐变化的过渡区域。这种过渡的区域叫做畴壁。
在畴壁内,原子磁矩不是平行排列的,同时也偏离了易磁化方向(见磁各向异性),所以在过渡区域内增加了交换能和各向异性能,这就是建立畴壁所需的畴壁能。磁畴分割得愈细,所需畴壁数目愈多,总的畴壁能愈高。由于这个缘故,磁畴的分割并不会无限地进行下去,而是进行到再分割所增加的畴壁能超过静磁能的减少时为止。此时体系的总自由能最低。
一般地说,大块铁磁物体分成磁畴的原因是短程强交换作用和长程静磁相互作用共同作用的结果。根据相邻磁畴磁化方向的不同,可把畴壁区分为180°壁和90°壁。畴壁具有一定的厚度δo,如铁晶体的畴壁约含1000个原子层。畴壁厚度取决于交换能和各向异性能的比值,某些稀土金属间化合物在低温下可形成一至几个原子层的窄畴壁。磁畴宽度一般介于10-2~10-5厘米。
宇宙中的畴壁
对太空中质量团的观测可以发现,大约86%的物质是看不见的暗物质,它们主要通过重力与普通物质相互作用。最著名的理论认为,暗物质是由弱相互作用大质量粒子(WIMP)组成的。WIMP也应该能通过弱核力与普通物质相互作用,WIMP的存在应该能被测量。然而,多年来对WIMP的搜索都徒劳无功。
加拿大维多利亚大学的马克西姆·波斯佩洛夫及其同事正在测试一种理论,该理论认为宇宙中的一些暗物质以一种名为畴壁的结构联系在一起,类似相互挤压的泡沫之间的界限。早期原始宇宙充满着无规律分布的奇异力场。当宇宙扩大并冷却后,这些力场也消失了,留下一些残片,每个残片都有自己独特的力场特征。
波斯佩洛夫说,不同的力场彼此相邻就需要畴壁内储存有能量 。质量和能量可相互转换,所以从大范围看,畴壁网络就像质量的集合,这就如同暗物质一样。
如果畴壁紧密连接,比如,如果畴的宽度是地球到太阳距离的数百倍,那地球应该每几年就会穿过畴壁一次。波斯佩洛夫说:“作为人类,你感觉不到任何变化。你不会注意到穿越畴壁。”但磁强计能够检测出畴壁。虽然畴壁内的力场不会对磁强计造成影响,但这种工具能够监测到地球穿越畴壁时的磁场变化。
波斯佩洛夫说,找到暗物质墙需要在全世界安放至少5个探测器。波兰和加利福尼亚州的研究人员已分别安放了一个磁强计,这些仪器的灵敏程度足够应用于此项研究。
波斯佩洛夫说,虽然畴壁并不代表宇宙中所有的暗物质,但它们可以解释为什么寻找暗物质如此费力。
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