近日，我院粒子物理与原子核物理团队参与的 LEMAQUME 项目组成功研制出全球首台基于室温悬浮铁磁体的超灵敏磁力仪，命名为“悬磁仪”（LeMaMa，Levitated Magnet Magnetometer）。该工作首次实现了基于室温悬浮铁磁体的飞特斯拉量级磁场测量，为发展新一代超灵敏磁力计开辟了新的技术路线。相关成果以“Levitated Sensor for Magnetometry in Ambient Environment”为题，于2026年8月6日在线发表于《Science》，并获《Nature》新闻（Nature News）专题报道。该研究由北京大学季伟教授领衔，北京大学、德国美因茨大学、德国美因茨亥姆霍兹研究所和东北师范大学共同完成。东北师范大学粒子物理与原子核物理团队曲国峰副教授深度参与实验装置的设计与搭建、数据分析以及新型低噪声抗磁材料的研制，为悬磁仪的研制、性能提升与实验验证提供了重要支撑。

磁场无处不在。从磁铁表面的特斯拉级强磁场，到人体脑神经活动产生的飞特斯拉（fT，千万亿分之一特斯拉）级微弱磁场，磁场强度跨越十多个数量级。如何在日常环境中准确测量飞特斯拉级微弱磁场，一直是现代精密测量领域的重要挑战。目前，飞特斯拉级超灵敏磁场测量主要依赖 SQUID 磁力计和 SERF 原子磁力计，但这类设备通常需要低温、高温或极低背景磁场等特殊工作条件，难以直接在室温和自然环境中运行。

铁磁体具有优异的磁响应能力。如果能够使宏观铁磁体实现稳定悬浮，并摆脱机械摩擦的限制，就有望同时获得极高的磁场响应能力和极低的本底噪声。然而，如何在室温下实现稳定悬浮，并在不引入额外噪声的前提下对悬浮磁体进行高精度测量，一直是制约这一技术路线发展的关键挑战。

为解决这一难题，研究团队设计了一种全新的悬浮磁场探测方案：利用上方固定磁铁提供磁力以抵消重力，下方特殊设计的抗磁材料提供稳定力，使传感磁铁稳定悬浮于空中。外界磁场的变化会引起磁体发生微小摆动，研究团队利用高稳定性光杠杆系统精确读取其运动，并由此测量外界磁场。与此同时，团队还研制出一种新型低噪声抗磁材料，大幅抑制了传统抗磁材料中的热电流噪声。

实验中，悬磁仪在毫特斯拉量级的背景磁场下，实现了 32 飞特斯拉每根号赫兹（32 fT/√Hz）的磁场灵敏度。换句话说，即使处在类似地球天然磁场这样的较强背景中，它仍能分辨出比地磁场弱约十亿倍的微小磁场变化。由于核心传感器尺寸仅为几百微米，悬磁仪兼具高灵敏度和小型化优势，可用于高空间分辨率磁成像和近距离磁场探测。未来，悬磁仪有望应用于暗物质等新物理信号搜寻，以及神经磁信号测量、地球物理勘探等领域。

撰稿人：曲国峰 

初审人：景士伟

复审人：张岩

终审人：王中强