冰箱贴里的奥秘

尹丹

不知道你有没有发现这个问题：现在的冰箱贴只有一面能吸住冰箱，另外一面放到冰箱上是会掉下来的。这不科学呀，磁铁不是应该两面都有磁性吗？为什么会有一面贴不住呢？原来是因为现在的冰箱贴运用了粒子加速器里的磁体布阵法——哈尔巴赫阵列。

什么是哈尔巴赫阵列？它指的是一系列永磁体的排布方式，这种排布方式使得磁场在一边减弱，但在另一边得到增强。通过这种方法可以有效增强某处的磁场，同时使磁场变得均匀。

我们都知道，磁体同性相斥，异性相吸。所以，很多人会下意识地认为，要让磁场变大，最好的方法是把几块磁体的南极合在一起，北极也合在一起。然而，事实并非如此。如果让几块磁体旋转排布，反而能够在一面得到更强的磁场。当然，这背后的代价就是，另一面的磁场会减弱。这就是哈尔巴赫阵列的逻辑。

哈尔巴赫阵列是由美国物理学家约翰·C·马林森发现的，但当时这个现象没有引起他的重视，他认为这大概只能用在磁带技术上。

但是在20世纪80年代，美国劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家克劳斯·哈尔巴赫在研究如何集中粒子束时，独立发现了这个阵列，所以后来就以他的名字命名了哈尔巴赫阵列。

如果你留心冰箱贴就会发现，老式冰箱贴的两面都能吸住冰箱。这是因为一开始冰箱贴后面真的有一块圆柱形的磁铁。但是，现在许多冰箱贴不是这样的磁铁，它们很薄，大多是用氧化铁粉末和塑料黏合剂制成的。这种磁性混合物被切割成边长约为1毫米的三角形棱柱后，再以哈尔巴赫阵列排布。

现在，除了冰箱贴外，哈尔巴赫阵列在高能物理领域、常规治具、直流电机、磁力耦合器和发电机中都有广泛的应用。另外，磁悬浮系统也采用了哈尔巴赫阵列来加强磁场，超级高铁也采用了线性哈尔巴赫阵列来设计分离舱。

当然，除了冰箱贴这种线性的，哈尔巴赫阵列还有很多种其他形式。比如环形的哈尔巴赫阵列，如果利用磁场观察膜进行观察的话，你会发现这种永磁体阵列的内部磁场从圆环的状态被聚集到了一条线上。这样排布后，这款永磁体中心的磁通过量会超过原来的1.2特斯拉（特斯拉是国际单位制中磁感应强度的单位），相当于1200个冰箱贴的磁感强度。

（陶子荐自《知识窗》）