疇壁

為減少交換能的增加，相鄰磁疇之間的原子磁矩，不是驟然轉向的，而是經過一個磁矩方向逐漸變化的過渡區域。這種過渡的區域叫做疇壁。

基本介紹

• 中文名：疇壁
• 外文名：The domain wall
• 拼音：choubi
• 類型：磁場

磁場中的疇壁

單純從靜磁能看，自發磁化趨向於分割成為磁化方向不同的磁疇，分割愈細,靜磁能愈低。但是,形成磁疇也是要付出代價的。相鄰磁疇之間，破壞了兩邊磁矩的平行排列，使交換能(見交換作用)增加。為減少交換能的增加，相鄰磁疇之間的原子磁矩，不是驟然轉向的，而是經過一個磁矩方向逐漸變化的過渡區域。這種過渡的區域叫做疇壁。

在疇壁內，原子磁矩不是平行排列的，同時也偏離了易磁化方向（見磁各向異性），所以在過渡區域內增加了交換能和各向異性能，這就是建立疇壁所需的疇壁能。磁疇分割得愈細，所需疇壁數目愈多，總的疇壁能愈高。由於這個緣故，磁疇的分割並不會無限地進行下去，而是進行到再分割所增加的疇壁能超過靜磁能的減少時為止。此時體系的總自由能最低。

一般地說，大塊鐵磁物體分成磁疇的原因是短程強交換作用和長程靜磁相互作用共同作用的結果。根據相鄰磁疇磁化方向的不同,可把疇壁區分為180°壁和90°壁。疇壁具有一定的厚度δo，如鐵晶體的疇壁約含1000個原子層。疇壁厚度取決於交換能和各向異性能的比值，某些稀土金屬間化合物在低溫下可形成一至幾個原子層的窄疇壁。磁疇寬度一般介於109～10-2厘米。

宇宙中的疇壁

對太空中質量團的觀測可以發現，大約86%的物質是看不見的暗物質，它們主要通過重力與普通物質相互作用。最著名的理論認為，暗物質是由弱相互作用大質量粒子(WIMP)組成的。WIMP也應該能通過弱核力與普通物質相互作用，WIMP的存在應該能被測量。然而，多年來對WIMP的搜尋都徒勞無功。
加拿大維多利亞大學的馬克西姆·波斯佩洛夫及其同事正在測試一種理論，該理論認為宇宙中的一些暗物質以一種名為疇壁的結構聯繫在一起，類似相互擠壓的泡沫之間的界限。早期原始宇宙充滿著無規律分布的奇異力場。當宇宙擴大並冷卻後，這些力場也消失了，留下一些殘片，每個殘片都有自己獨特的力場特徵。

波斯佩洛夫說，不同的力場彼此相鄰就需要疇壁內儲存有能量 。質量和能量可相互轉換，所以從大範圍看，疇壁網路就像質量的集合，這就如同暗物質一樣。

如果疇壁緊密連線，比如，如果疇的寬度是地球到太陽距離的數百倍，那地球應該每幾年就會穿過疇壁一次。波斯佩洛夫說：“作為人類，你感覺不到任何變化。你不會注意到穿越疇壁。”但磁強計能夠檢測出疇壁。雖然疇壁內的力場不會對磁強計造成影響，但這種工具能夠監測到地球穿越疇壁時的磁場變化。

波斯佩洛夫說，找到暗物質牆需要在全世界安放至少5個探測器。波蘭和加利福尼亞州的研究人員已分別安放了一個磁強計，這些儀器的靈敏程度足夠套用於此項研究。

波斯佩洛夫說，雖然疇壁並不代表宇宙中所有的暗物質，但它們可以解釋為什麼尋找暗物質如此費力。