Čína staví rekordní magnety - ale ne bez ceny

Čína staví rekordní magnety - ale ne bez ceny

Čína nyní obsahuje nejsilnější odolné magnety na světě, které produkovalo magnetické pole, které je více než 800 000krát silnější než na Zemi.

22. září magnet v stabilním zařízení s vysokým magnetickým polem (SHHMFF) uspořádal na Hefei Institute pro fyzikální vědy čínské akademie věd konstantní magnetické pole 42,02 Tesla. Tento milník téměř převyšuje rekord 41,4 Tesly, který byl v roce 2017 zřízen rezistentním magnetem v americké národní laboratoři s vysokým magnetickým polem (NHMFL) v Tallahasee na Floridě. Odolné magnety se skládají z zabalených kovových vodičů a používají se v magnetických systémech po celém světě.

Držák záznamu z Číny je základem pro konstrukci spolehlivých magnetů, které mohou udržovat stále větší magnetická pole. To by umožnilo vědcům získat překvapivé nové fyzické znalosti, říká Joachim Wosnitza, fyzik v Drážďanech Hochfeldlabor v Německu.

Odporovým magnetem, který je otevřen mezinárodním uživatelům, je druhým významným přínosem pro globální úsilí k vytvoření stále vyšších magnetických polí. V roce 2022, hybridní magnet SHMFF, který kombinuje rezistentní magnet se supravodičem, vytvořil pole 45,22 Tesla a je považován za nejsilnější funkční permanentní magnet na světě.

Výzkumný nástroj

Magnety s vysokým polem jsou užitečnými nástroji pro detekci skrytých vlastností progresivních materiálů, jako je Supraliter Materiály, které řídí elektrický proud bez tepelných ztrát při velmi nízkých teplotách. Vysoká pole také nabízejí příležitost objevit zcela nové fyzikální jevy, říká Marc-Henri Julien, fyzik pevného státu v Národní laboratoři pro intenzivní magnetická pole ve Francii Grenoble. „Můžete vytvořit nebo manipulovat s novou hmotou,“ vysvětluje Julien.

Vysoká pole jsou také užitečná pro experimenty založené na velmi citlivých měřeních, protože zvyšují rozlišení a usnadňují rozpoznávání slabých jevů, říká Alexander Eaton, pevný fyzik na University of Cambridge ve Velké Británii. „Každá další Tesla je exponenciálně lepší než ta poslední,“ dodává.

Guangli Kuang, fyzik, který se specializuje na vysoká magnetická pole na SHMFF, vysvětluje, že tým strávil roky úpravou magnetu pro dosažení nejnovějšího záznamu. „To nebylo snadné to udělat,“ říká.

Spolehlivé, ale nákladné

Odporová magnety jsou starší technologie, ale mohou udržovat magnetická pole po delší období než jejich novější hybridy a plně sešijící protějšky, vysvětluje Wosnitza. Vaše magnetická pole lze také zvýšit mnohem rychleji, což z něj činí řadu experimentálních nástrojů. „Můžete jednoduše otočit přepínač a během několika minut přepnout z nulové Tesly na vysoká pole,“ říká.

Velkou nevýhodou rezistentních magnetů je vysoká spotřeba energie, což je drahé, říká Eaton. Odborový magnet SHMFF vytáhl 32,3 megawattů elektřiny, aby vytvořil své rekordní pole. „Musíte mít velmi dobrý vědecký důvod k ospravedlnění tohoto zdroje,“ vysvětluje Eaton.

Tato výzva řídí závod pro vývoj hybridních a plně šitých magnetů, které mohou generovat vysoká pole s menší energií. V roce 2019 vybudovali vědci NHMFL miniaturizované, důkazy o konceptu supravodivé magnety, které krátce a href = "https://www.nature.com/articles/d41586-01869-1" datové track = "click" data-label = "https://www. Data-stop-kategorie = "textový odkaz na tělo"> Pole 45,5 Tesla udržováno a v současné době vyvíjí větší super-levý magnet s 40 Tesla pro experimenty. Tým SHMFF staví hybridní magnet s 55 Tesla. Ačkoli se očekává, že tyto novější magnety budou efektivnější než jejich rezistentní předchůdci, přinášejí s sebou své vlastní výzvy: jsou dražší na výrobu a vyžadují komplikované chladicí systémy, vysvětluje inženýr Mark Bird, co -manager magnetické vědy a technologie v NHMFL. „Technologie se stále vyvíjí a náklady ještě nejsou jasné,“ říká Bird.