做核磁共振（MRI）检查时，仪器会利用一种名为核磁共振（NMR）的物理现象。特定类型的原子核 —— 包括水分子中氢原子的原子核 —— 在磁场中会发生振荡，这种振荡可通过线圈检测到。MRI 扫描仪采用强磁场，能产生数十至数百兆赫兹的共振频率。而另一种基于核磁共振的仪器则涉及低得多的振荡频率：
质子进动磁强计已问世数十年，曾广泛应用于考古学和矿产勘探领域。高端型号的价格可达数千美元。2022 年，德国工程师 Alexander Mumm 设计出一种极其简单的简化版电路。仅需不到 0.5 千克的 22 号漆包线、两块常用集成电路、一只金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、若干分立元件，以及两个 113 克装的空调味瓶，就能高精度测量地球磁场。
与 MRI 扫描仪类似，质子进动磁强计测量的是氢原子核（即质子）的振荡。和其他亚原子粒子一样，质子具有一种名为 “自旋” 的量子特性，类似于经典力学中的角动量。在磁场中，质子会像旋转的陀螺一样摆动，其自旋轴会划出一个锥形轨迹 —— 这一现象称为 “进动”。质子进动磁强计会让大量质子同步摆动，然后测量其摆动频率，该频率与环境磁场强度成正比。
地球磁场的强度较弱（至少与 MRI 机器相比），这意味着质子在其影响下的摆动频率处于音频范围。当足够多的质子同步运动时，旋转的质子会在附近的接收线圈中感应出电压。将该电压放大后通过耳机播放，就能听到一个音频音调。因此，借助合适的电路，你真的可以 “聆听” 质子的声音。
第一步是制作接收线圈，这正是调味瓶的用武之地。为何选择调味瓶？原因有二：一是该尺寸的瓶子可容纳每只约 500 匝的线 号漆包线；二是瓶子两端带有模制的小肩部，是理想的线圈骨架。
为何需要两个瓶子和两个线圈？这是为了抑制线圈不可避免会接收到的电磁噪声 —— 主要来自输电线。当两个反向缠绕的线圈串联连接时，此类外部噪声会相互抵消，而两个线圈中质子进动产生的信号则会相互增强。
质子磁强计有三种工作模式：第一种是向线圈通入直流电；第二种是断开电流源，让线圈产生的磁场衰减；第三种是监听模式，将线圈连接至灵敏的音频放大器。向每个瓶子中装入蒸馏水，通过线圈通入几安培的直流电，就能使水中的大量质子自旋方向一致。随后，将电路切换至监听模式，即可通过线圈检测摆动质子的同步振荡。
Mumm 的电路通过最简单的方式实现模式切换：使用一个三档开关。一档为直流极化模式，二档让极化过程中建立的磁场衰减，三档为监听模式。
第二种模式看似简单 —— 只需断开线圈即可？但实际操作中，当线圈周围的磁场衰减时，与火花塞产生火花相同的原理会在开关触点两端产生破坏性的高压。
为避免这种情况，Mumm 的电路采用了一只 MOSFET，其接线方式类似高功率齐纳二极管（齐纳二极管常用于许多稳压电路中，仅允许超过特定阈值电压的电流通过）。这一设计能将电流切断时线圈两端产生的电压限制在合适范围，使磁强计能快速从极化模式切换至监听模式，同时避免损坏设备。
要接收到强信号，监听电路还需调谐至质子进动的预期频率 —— 该频率取决于你所在位置的地球磁场强度。你可以通过在线地磁场计算器大致估算磁场强度，再乘以质子的旋磁比（42.577 兆赫兹 / 特斯拉）。根据线圈的直径和匝数估算其电感值后，选择了一个合适容量的电容器与线圈并联，构成一个在该频率下谐振的振荡回路。
你可以使用函数发生器和示波器调谐振荡回路，或者按照 Mumm 的建议，在电路输出端连接一个小扬声器，然后将扬声器靠近接收线圈。这会产生磁反馈，使电路自行振荡并发出响亮的声音！你只需测量该音调的频率，然后调整振荡回路的电容器，使自振荡频率达到你想要调谐的目标频率。
最初尝试聆听质子时效果时好时坏：有时能听到音调，有时则不能。后来发现，质子磁强计无法容忍强磁场梯度，这是确保设备稳定工作的关键。因此，请勿在室内或含铁物体（如水管、汽车，甚至地面）附近操作，最佳选择是开阔的室外空间，并将线圈抬高远离地面。另一个关键是在极化模式下提供更强的功率：12 伏电池虽能工作，但 36 伏电池的效果要好得多。
解决这些问题后，现在可以轻松听到质子的声音。借助一款名为 Spectrum Lab 的免费音频分析软件，证实这些音调的频率与所在位置的磁场强度误差约为 1%。尽管这并非一款实用的野外仪器，但不足 100 美元就能打造出任何类型的质子进动磁强计，已是相当了不起的成就。
