Kina bygger rekord -breaking magneter - men ikke uden pris

Kina bygger rekord -breaking magneter - men ikke uden pris

Kina huser nu verdens mest kraftfulde resistente magneter, der producerede et magnetfelt, der er mere end 800.000 gange stærkere end jordens.

Den 22. september afholdt magneten i den stabile høje magnetfeltfacilitet (SHHMFF) et konstant magnetfelt på 42,02 Tesla på Hefei -institutterne for fysiske videnskaber på det kinesiske videnskabsakademi. Denne milepæl overstiger næsten rekorden for 41,4 Tesla, som blev oprettet i 2017 af en resistent magnet i det amerikanske nationale højmagnetfeltlaboratorium (NHMFL) i Tallahasee, Florida. Resistive magneter består af indpakkede metaltråde og bruges i magnetiske systemer over hele verden.

Rekordholderen fra Kina lægger grundlaget for konstruktion af pålidelige magneter, som kan opretholde stadig større magnetiske felter. Dette ville gøre det muligt for forskerne at få overraskende ny fysisk viden, siger Joachim Wosnitza, en fysiker ved Dresden Hochfeldlabor i Tyskland.

Den resistive magnet, der er åben for internationale brugere, er Kinas andet betydningsfulde bidrag til globale bestræbelser på at skabe stadig højere magnetfelter. I 2022 producerede SHMFFs hybridmagnet, der kombinerer en resistiv magnet med en superleder, et felt på 45,22 Tesla og betragtes som den mest kraftfulde fungerende permanente magnet i verden.

forskningsværktøj

Højfeltmagneter er nyttige værktøjer til påvisning af skjulte egenskaber ved progressive materialer såsom Supraliter Materialer, der dirigerer elektrisk strøm uden varmetab ved meget lave temperaturer. Høje felter giver også muligheden for at opdage helt nye fysiske fænomener, siger Marc-Henri Julien, en solid-state fysiker ved National Laboratory for Intense Magnetic Fields in Grenoble, Frankrig. "Du kan oprette eller manipulere nyt stof," forklarer Julien.

Høje felter er også nyttige til eksperimenter baseret på meget følsomme målinger, da de øger opløsningen og gør det lettere at genkende svage fænomener, siger Alexander Eaton, en solid -statusfysiker ved University of Cambridge, Storbritannien. "Hver ekstra Tesla er eksponentielt bedre end den sidste," tilføjer han.

Guangli Kuang, en fysiker, der er specialiseret i høje magnetfelter på SHMFF, forklarer, at holdet har brugt år på at ændre magneten for at opnå den seneste rekord. ”Det var ikke let at gøre det,” siger han.

pålidelig, men kostbar

Resistive magneter er en ældre teknologi, men kan opretholde magnetiske felter over længere perioder end deres nyere hybrider og fuldt ud at suturere kolleger, forklarer Wosnitza. Dine magnetiske felter kan også øges meget hurtigere, hvilket gør det til en række eksperimentelle værktøjer. "Du kan simpelthen dreje en switch og skifte fra nul Tesla til høje felter inden for få minutter," siger han.

Den store ulempe ved resistente magneter er det høje strømforbrug, hvilket gør det dyrt, siger Eaton. SHMFFs resistive magnet trak 32,3 megawatt elektricitet for at skabe sit rekordfelt. "Du skal have en meget god videnskabelig grund til at retfærdiggøre denne ressource," forklarer Eaton.

Denne udfordring driver løbet om udvikling af hybrid og fuldt ud at suturere magneter, som kan generere høje felter med mindre energi. I 2019 byggede NHMFL-forskerne en miniaturiseret, proof-of-concept superledende magneter, der kort er Felt på 45,5 Tesla vedligeholdes og udvikler i øjeblikket en større superledende magnet med 40 Tesla til eksperimenter. Holdet på SHMFF bygger en hybridmagnet med 55 Tesla. Selvom disse nyere magneter forventes at være mere omkostningseffektive end deres resistente forgængere, bringer de deres egne udfordringer med sig: De er dyrere at fremstille og kræver komplicerede kølesystemer, forklarer ingeniør Mark Bird, co -manager af magnetisk videnskab og teknologi på NHMFL. "Teknologien udvikles stadig, og omkostningerne er endnu ikke klare," siger Bird.