Halbachov niz je specifičan raspored niza trajnih magneta. Niz ima prostorno rotirajući uzorak magnetizma koji poništava polje s jedne strane, ali ga pojačava s druge strane. Glavne prednosti Halbachovih nizova su da mogu proizvesti jaka magnetska polja na jednoj strani dok stvaraju vrlo malo lutajuće polje na suprotnoj strani. Taj se učinak najbolje razumije promatranjem raspodjele magnetskog toka.
Trake feromagnetskih materijala (materijali koji se mogu trajno magnetizirati) s izmjeničnim magnetizacijama kombiniraju se tako da se magnetska polja poravnaju iznad ravnine kompozitne strukture, dok su ispod strukture polja u suprotnim smjerovima i poništavaju se. Točnije, izmjenične komponente magnetizacije su p/2 ili 90oizvan faze.
U idealnom slučaju, prikazanom gore, ova superpozicija bi proizvela polje iznad ravnine koje je dvostruko veće nego da je struktura jednoliko magnetizirana, a nema polja ispod ravnine. Međutim, u stvarnosti se idealan slučaj nikada ne promatra i na donjoj strani se stvara vrlo malo polje. Ovaj raspored se može nastaviti neograničeno za proizvodnju velikih nizova.
Ove strukture "jednostranog toka" prvi je otkrio John C. Mallinson 1973., koji ih je opisao kao "zanimljivosti" s potencijalom poboljšanja tehnologije snimanja magnetskom vrpcom. Međutim, njihov pravi potencijal nije ostvaren sve do 1980-ih, kada je Berkleyjev fizičar Klaus Halbach neovisno ponovno otkrio ovaj magnetski fenomen i stvorio Halbachove nizove za upotrebu u akceleratorima čestica. Halbach je proizveo nizove koristeći feromagnetni materijal kobalt za generiranje jakih magnetskih polja za fokusiranje i upravljanje zrakama akceleratora čestica.
Halbachovi nizovi sada imaju mnoge primjene i koriste se u nizu sustava različite složenosti. Jedna od najjednostavnijih primjena Halbachovih nizova je u magnetima za hladnjak. U ovom slučaju se koriste svojstva jednostranog toka kako bi se povećala snaga držanja magneta. Varijabilni nizovi magnetskih šipki također se mogu kombinirati za stvaranje jednostavnih sustava zaključavanja. Ako su magnetizacije štapića raspoređene tako da je polje maksimizirano iznad ravnine i minimalizirano ispod nje, ograničenje fluksa može se promijeniti rotacijom svake šipke 90o.
Napredniji primjer Halbachovog niza u akciji je tračnica Maglev vlaka ili Inductrack, gdje se magnetska levitacija koristi za podupiranje vagona. Magnetski nizovi podižu vlak na malu udaljenost iznad pruge i mogu izdržati težinu do 50 puta veću od težine magneta. Operacija se temelji na principu indukcije; kako se niz prolazi preko metalnih svitaka staze, varijacije u magnetskom polju induciraju napon u stazi. Staza tada stvara svoje vlastito magnetsko polje i, slično kao kada pokušate gurnuti dva slična pola šipkastih magneta zajedno, kada se ovo polje poravna s poljem koje proizvodi Halbachov niz, odbijanje uzrokuje levitaciju vlaka. Maglev vlakovi ne pate od mnogih sila trenja koje usporavaju tradicionalne vlakove na kotačima i mogu osigurati prijevoz velikom brzinom. Zapravo, japanski sustav vlakova SCMaglev, koji je 2003. dosegao brzinu od 361 mph, trenutno drži Guinnessov svjetski rekord za najbrži željeznički prijevoz.
Halbachovi nizovi se također koriste u naprednim znanstvenim eksperimentima kao što su sinkrotroni i laseri slobodnih elektrona (FEL), gdje su poznati kao Halbachovi 'wiggleri'. FEL-ovi imaju vrlo širok i vrlo podesiv frekvencijski raspon i koriste se u mnogim aplikacijama, od medicinskih do vojnih. Halbach wiggler je jedna od ključnih komponenti FEL-a, gdje se magnetsko polje niza koristi za periodično 'pomicanje' snopa nabijenih čestica (obično elektrona). Efekt vrckanja uzrokuje promjenu smjera, a time i promjenu ubrzanja čestica. To zauzvrat dovodi do emisije sinkrotronskog zračenja visokog intenziteta (fotona) kada se kombinira s vanjskim laserskim izvorom.
Također je moguće izraditi Halbachove cilindre i prstenove, gdje je magnetsko polje jako unutar prstena ili cilindra, ali zanemarivo izvana, ili obrnuto, ovisno o rasporedu magneta. Ove strukture se obično koriste za AC motore bez četkica, gdje tradicionalno zalutala polja mogu smanjiti zakretni moment i učinkovitost. Međutim, budući da su Halbach cilindri intrinzično zaštićeni svojom strukturom, s gotovo svim fluksom sadržanim u središtu, oni su u mogućnosti izbjeći ovaj problem i proizvesti veće zakretne momente.