中国研究人员开发出一种桌面式磁传感器，可在室温下工作，并能探测到比地球自身磁场微弱十亿倍的磁信号。

悬浮磁体磁强计（LeMaMa）的工作原理类似罗盘，其指针悬浮在空中，几乎无摩擦。通过追踪指针的微小偏转，研究团队能够测量低至飞特斯拉级别的磁场——这一进展可能拓宽对难以捉摸的暗物质粒子的搜寻范围，或用于监测大脑信号。

“室温运行、组件微小和高灵敏度的结合，使LeMaMa在基础物理实验中具有广阔前景，”北京大学物理学院助理教授、该研究的通讯作者季威8月17日对《光明日报》表示。

磁场无处不在，强度范围从医院核磁共振成像仪的约1.5特斯拉，到人脑活动产生的极其微弱的飞特斯拉（即特斯拉的千万亿分之一）。测量最微弱的磁场一直是一项挑战。

如今，来自中国北京大学和德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学的科学家，基于悬浮磁体构建了世界上首台室温超高精度磁强计。他们的研究成果于8月6日发表在《科学》杂志上。

迄今为止，飞特斯拉级别的测量主要依赖两种方法。一种是超导量子干涉器件（Squid）磁强计，其灵敏度极高，但必须在接近绝对零度的低温下运行，需要庞大且昂贵的液氦冷却系统。

另一种是自旋交换弛豫自由（Serf）原子磁强计，也能达到飞特斯拉灵敏度，但需要加热的原子蒸气，且只能在重型屏蔽内的近零磁场环境中工作——这意味着样品必须被带入屏蔽室，限制了近距离、高分辨率的探测。LeMaMa在室温下工作，无需磁屏蔽，且实现了小型化。

它不需要液氦、不需要加热，也不需要庞大的屏蔽室。整个装置可容纳于一个午餐盒大小的真空腔内。这为将超灵敏磁探测从实验室带入现实世界开辟了新途径。

LeMaMa有点像罗盘。要让罗盘真正灵敏，其指针需要无阻力地转动——理想情况下，是悬浮在空中。

LeMaMa的核心是一个厚度仅0.4毫米（不到0.02英寸）的微型传感磁体。

研究团队在该“指针”上方悬挂另一个磁体，提供向上的力以抵消重力。但仅靠单个磁体无法使其保持稳定。“这就像在光滑的桌面上平衡一个鸡蛋——它可能保持一瞬间，但最轻微的扰动就会使其倒下，”《光明日报》援引季威的话说。

“为了解决这个问题，我们在下方放置了特殊设计的抗磁材料，它们对磁体产生排斥而非吸引——就像一只无形的手从下方支撑它。”在这两种力的共同作用下，微型传感磁体稳定地悬浮在空中，成为一个没有枢轴或悬线的罗盘。当施加外部磁场时，传感器会轻微摆动。通过测量这种偏转，团队可以推断外部磁场的强度和变化。

为了达到极致灵敏度，他们还必须降低环境噪声。传感磁体被安置在真空腔内，整个装置放置在隔振平台上。

在实验室测试中，LeMaMa尽管在强背景磁场中运行，仍对超弱磁信号表现出极高的灵敏度。这意味着该装置能够拾取飞特斯拉级别的微小磁波动——即使面对比其强数十亿倍的地球自然磁场背景噪声。该传感器还可用于搜寻暗物质等新粒子。

“团队已应用LeMaMa探测轴子暗物质，在特定质量范围内将灵敏度比此前最佳结果提高了多个数量级，”《光明日报》援引季威的话说。

根据北京大学网站上的报道，由于LeMaMa的核心传感器仅数百微米宽，该装置既高度灵敏又体积小巧。这使其非常适合高分辨率磁成像和近距离磁场探测。

在生物医学领域，它可测量神经磁信号，用于大脑研究和神经诊断。在地球物理勘探中，其小巧的尺寸使其成为高精度磁力测绘和矿产资源调查的理想选择。