Halbach dizisi, bir dizi kalıcı mıknatısın özel bir düzenlemesidir. Dizinin uzaysal olarak dönen bir manyetizma modeli vardır, bu da bir taraftaki alanı iptal eder, ancak diğer taraftan onu güçlendirir. Halbach dizilerinin ana avantajları, bir tarafta güçlü manyetik alanlar üretirken diğer tarafta çok küçük bir kaçak alan oluşturabilmeleridir. Bu etki en iyi manyetik akı dağılımını gözlemleyerek anlaşılır.
Alternatif manyetizasyonlara sahip ferromanyetik malzemelerden (kalıcı olarak mıknatıslanabilen malzemeler) şeritler, manyetik alanlar kompozit yapının düzleminin üzerinde hizalanacak, yapının altında ise alanlar zıt yönlerde olacak ve birbirini yok edecek şekilde birleştirilir. Daha doğrusu, manyetizasyonun alternatif bileşenleri p/2 veya 90'dır.ofaz dışı.
Yukarıda gösterilen ideal durumda, bu üst üste binme, düzlemin üzerinde, yapı düzgün bir şekilde manyetize edilmiş gibi iki kat daha büyük bir alan üretecek ve düzlemin altında hiçbir alan oluşturmayacaktır. Ancak gerçekte ideal durum hiçbir zaman gözlenmez ve alt tarafta çok küçük bir alan üretilir. Bu düzenleme, büyük diziler üretmek için süresiz olarak devam ettirilebilir.
Bu "tek taraflı akı" yapıları ilk olarak 1973'te John C. Mallinson tarafından keşfedildi ve onları manyetik bant kayıt teknolojisini geliştirme potansiyeli olan "merak" olarak nitelendirdi. Ancak, Berkley fizikçisi Klaus Halbach'ın bu manyetik fenomeni bağımsız olarak yeniden keşfettiği ve parçacık hızlandırıcılarda kullanılmak üzere Halbach dizileri oluşturduğu 1980'lere kadar gerçek potansiyelleri fark edilmedi. Halbach, odaklama için güçlü manyetik alanlar oluşturmak üzere ferromanyetik malzeme kobalt kullanarak diziler üretti ve parçacık hızlandırıcı ışınlarını yönlendirmek.
Halbach dizilerinin artık birçok uygulaması var ve değişen karmaşıklıktaki bir dizi sistemde kullanılmaktadır. Halbach dizilerinin en basit uygulamalarından biri buzdolabı mıknatıslarıdır. Bu durumda, mıknatısın tutma gücünü artırmak için tek taraflı akı özelliklerinden yararlanılır. Basit kilitleme sistemleri oluşturmak için değişken manyetik çubuk dizileri de birleştirilebilir. Çubukların manyetizasyonları, alan düzlemin üzerinde maksimize edilecek ve altında minimize edilecek şekilde düzenlenirse, her bir çubuk 90 döndürülerek akı hapsi çevrilebilir.o.
Hareket halindeki bir Halbach dizisinin daha gelişmiş bir örneği, vagonu desteklemek için manyetik kaldırmanın kullanıldığı bir Maglev tren rayında veya Inductrack'tedir. Manyetik diziler, treni rayın biraz yukarısına kaldırır ve mıknatısın ağırlığının 50 katına kadar bir ağırlığı destekleyebilir. Operasyon, tümevarım ilkesine dayanmaktadır; dizi metalik iz bobinleri üzerinden geçirilirken, manyetik alandaki değişimler izde bir voltaj indükler. Ray daha sonra kendi manyetik alanını yaratır ve çubuk mıknatısların iki benzer kutbunu birbirine itmeye çalıştığınızda olduğu gibi, bu alan Halbach dizisi tarafından üretilen alanla aynı hizaya geldiğinde, itme trenin havaya yükselmesine neden olur. Maglev trenleri, geleneksel tekerlekli trenleri yavaşlatan ve yüksek hızda ulaşım sağlayabilen birçok sürtünme kuvvetinden etkilenmez. Aslında, 2003 yılında 361 mil hıza ulaşan Japon SCMaglev tren sistemi, şu anda en hızlı demiryolu taşımacılığı için Guinness Dünya Rekorunu elinde tutuyor.
Halbach dizileri, senkrotronlar ve serbest elektron lazerleri (FEL'ler) gibi ileri bilimsel deneylerde de kullanılır ve burada Halbach 'kıpırdatıcıları' olarak bilinirler. FEL'ler çok geniş ve son derece ayarlanabilir bir frekans aralığına sahiptir ve tıptan askeriyeye kadar birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bir Halbach kıpırdatıcısı, dizinin manyetik alanının bir yüklü parçacık demetini (genellikle elektronlar) periyodik olarak "kıpırdatmak" için kullanıldığı bir FEL'in temel bileşenlerinden biridir. Kıpırdama etkisi, yönde bir değişikliğe ve dolayısıyla parçacıkların ivmesinde bir değişikliğe neden olur. Bu da, harici bir lazer kaynağı ile birleştirildiğinde yüksek yoğunluklu senkrotron radyasyonunun (fotonlar) emisyonuna yol açar.
Halbach silindirleri ve halkaları oluşturmak da mümkündür, burada manyetik alan halkanın veya silindirin içinde güçlüdür, ancak dışarıda ihmal edilebilir veya mıknatısların düzenine bağlı olarak tam tersi. Bu yapılar tipik olarak, geleneksel olarak başıboş alanların tork ve verimliliği azaltabileceği fırçasız AC motorlar için kullanılır. Bununla birlikte, Halbach silindirleri yapıları tarafından özünde korunduğundan ve neredeyse tüm akı merkezde tutulduğundan, bu sorunu önleyebilir ve daha yüksek torklar üretebilirler.