利用射电频率原子磁力计探测月球氦-3

从月壤中开采 $^3{\rm He}$ 近年来引起了广泛关注，因为地球上 $^3{\rm He}$ 稀缺且其应用广泛，从低温学和医学成像到核物理和未来核聚变。鉴于开采月球 $^3{\rm He}$ 面临严峻的技术和经济挑战，精确探测至关重要。本文提出了一种基于射电频率原子磁力计的探测方法，该方法可以检测热极化 $^3{\rm He}$ 自旋的偶极磁场。使用 200 克月壤样品和灵敏度为 $1~{\rm fT/\sqrt{Hz}}$ 的射频磁力计，我们可以在仅 5 分钟的测量时间内探测到丰度为 5 ppb 的 $^3{\rm He}$。相关装置重量轻，且显著优于其他测量技术的成本效益。该探测方法易于部署，有望大幅提高开采月球 $^3{\rm He}$ 的技术和经济可行性。