Natuurkundigen aan de Universiteit van Californië, rivieroever, hebben een experiment ontworpen om het concept van magnetische resonantie uit te leggen. Het project werd uitgevoerd door studenten in samenwerking met lokale middelbare schoolleraren.

Een veelzijdige techniek die wordt gebruikt in de chemie, natuurkunde, en materiaalonderzoek, magnetische resonantie beschrijft een resonante excitatie van elektronen- of atoomkernenspins die zich in een magnetisch veld bevinden door middel van elektromagnetische golven. Magnetische resonantie vormt ook de basis voor beeldvorming met magnetische resonantie, of MRI - het centrale niet-invasieve hulpmiddel in diagnostische geneeskunde en medisch onderzoek.

"Twee van mijn studenten ontwikkelden het demonstratie-experiment op basis van een kompas, een object waar iedereen zich mee kan identificeren, " zei Igor Barsukov, een assistent-professor in de UC Riverside Department of Physics and Astronomy, die het project begeleidde.

Barsukov legde uit dat het kompas in het midden van een draadspoel wordt geplaatst die wordt gevoed met een kleine wisselspanning. Een koelkastmagneet in de buurt van het kompas richt zijn naald. Wanneer de koelkastmagneet dichter bij het kompas wordt gebracht, de naald begint te oscilleren op een "sweet spot". Wanneer de magneet van de sweet spot wordt verwijderd, de oscillatie stopt. Deze trilling komt overeen met magnetische resonantie van de kompasnaald in het magnetische veld van de koelkastmagneet.

"Tijdens outreach-evenementen voor het brede publiek, mensen delen vaak met ons hun zorgen over MRI-procedures die ze in een ziekenhuis moeten ondergaan, ' zei Barsukov. 'Ze associëren het met straling. We wilden een hands-on, tafelexperiment om hun zorgen weg te nemen en een visuele verklaring te geven voor de onderliggende fysica."

Barsukov's team startte een samenwerking met de Physics Teacher Academy, een op UCR gebaseerd programma dat training biedt aan lokale middelbare schoolleraren, om ervoor te zorgen dat het ook geschikt is voor een middelbare schoolklas.

"Nauwe interactie met de leraren veranderde ons perspectief op wat een goed demonstratie-experiment zou moeten zijn dat gericht is op het verbeteren van wetenschappelijke geletterdheid, " zei Barsukov. "We besloten om 3D-printtechnieken toe te passen voor de experimentele opstelling en op smartphones gebaseerde spanningsgeneratoren. Het vermindert de tijdsdruk voor docenten en maakt de presentatie toegankelijker en aantrekkelijker voor studenten."

Het project is onlangs gepubliceerd in De natuurkundeleraar en begin november 2019 gepresenteerd in de educatieve sectie van Magnetism and Magnetic Materials, een belangrijke conferentie in magnetisme-onderzoek.

"Het project bleek echt synergetisch, " zei Barsukov. "We hebben veel geleerd van de middelbare schoolleraren waarmee we hebben samengewerkt en hebben een opwindend instrument voor outreach kunnen ontwerpen, die ik ook kan gebruiken in mijn lessen bij UCR. Het werken aan dit project was een geweldige laboratoriumervaring voor mijn studenten."