Η Κίνα χτίζει ρεκόρ - μαγνήτες - αλλά όχι χωρίς τιμή

Η Κίνα χτίζει ρεκόρ - μαγνήτες - αλλά όχι χωρίς τιμή

Η Κίνα στεγάζει τώρα τους πιο ισχυρούς ανθεκτικούς μαγνήτες στον κόσμο, οι οποίοι παρήγαγαν ένα μαγνητικό πεδίο που είναι πάνω από 800.000 φορές ισχυρότερο από αυτό της γης.

Στις 22 Σεπτεμβρίου, ο μαγνήτης στην σταθερή εγκατάσταση υψηλού μαγνητικού πεδίου (SHHMFF) πραγματοποίησε ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο 42,02 Tesla στα ινστιτούτα Hefei για φυσικές επιστήμες της κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Αυτό το ορόσημο υπερβαίνει σχεδόν το ρεκόρ των 41,4 Tesla, το οποίο δημιουργήθηκε το 2017 από έναν ανθεκτικό μαγνήτη στο Εθνικό Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου των ΗΠΑ (NHMFL) στο Tallahasee της Φλόριντα. Οι μαγνήτες αντίστασης αποτελούνται από τυλιγμένα μεταλλικά καλώδια και χρησιμοποιούνται σε μαγνητικά συστήματα παγκοσμίως.

Ο κάτοχος ρεκόρ από την Κίνα καθορίζει τη βάση για την κατασκευή αξιόπιστων μαγνητών, οι οποίες μπορούν να διατηρήσουν όλο και μεγαλύτερα μαγνητικά πεδία. Αυτό θα επέτρεπε στους ερευνητές να αποκτήσουν εκπληκτικές νέες φυσικές γνώσεις, λέει ο Joachim Wosnitza, φυσικός στη Δρέσδη Hochfeldlabor στη Γερμανία.

Ο μαγνήτης αντίστασης, ο οποίος είναι ανοιχτός στους διεθνείς χρήστες, είναι η δεύτερη σημαντική συμβολή της Κίνας στις παγκόσμιες προσπάθειες για τη δημιουργία ολοένα και υψηλότερων μαγνητικών πεδίων. Το 2022, ο υβριδικός μαγνήτης του SHMFF, ο οποίος συνδυάζει έναν μαγνήτη αντίστασης με υπεραγωγό, παρήγαγε ένα πεδίο 45,22 Tesla και θεωρείται ο πιο ισχυρός λειτουργικός μόνιμος μαγνήτης στον κόσμο.

Ερευνητικό εργαλείο

Οι μαγνήτες υψηλού πεδίου είναι χρήσιμα εργαλεία για την ανίχνευση κρυφών ιδιοτήτων προοδευτικών υλικών όπως Υλικά Υλικά που κατευθύνουν το ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς απώλεια θερμότητας σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Τα υψηλά πεδία προσφέρουν επίσης την ευκαιρία να ανακαλύψουν εντελώς νέα φυσικά φαινόμενα, λέει ο Marc-Henri Julien, φυσικός στερεάς κατάστασης στο Εθνικό Εργαστήριο για έντονα μαγνητικά πεδία στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας. "Μπορείτε να δημιουργήσετε ή να χειριστείτε νέα ύλη", εξηγεί ο Julien.

Τα υψηλά πεδία είναι επίσης χρήσιμα για πειράματα που βασίζονται σε πολύ ευαίσθητες μετρήσεις, καθώς αυξάνουν την ανάλυση και διευκολύνουν την αναγνώριση ασθενών φαινομένων, λέει ο Αλέξανδρος Eaton, ένας σταθερός -κρατικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge της Μεγάλης Βρετανίας. "Κάθε επιπλέον Tesla είναι εκθετικά καλύτερα από το τελευταίο", προσθέτει.

Ο Guangli Kuang, ένας φυσικός που ειδικεύεται σε υψηλά μαγνητικά πεδία στο SHMFF, εξηγεί ότι η ομάδα έχει περάσει χρόνια για να τροποποιήσει τον μαγνήτη για να επιτύχει το τελευταίο ρεκόρ. "Δεν ήταν εύκολο να γίνει αυτό", λέει.

αξιόπιστη, αλλά δαπανηρή

Οι μαγνήτες αντίστασης είναι μια παλαιότερη τεχνολογία, αλλά μπορούν να διατηρήσουν μαγνητικά πεδία σε μεγαλύτερες περιόδους από τα νεότερα υβρίδια τους και πλήρως συρράπια αντίστοιχων, εξηγεί η Wosnitza. Τα μαγνητικά σας πεδία μπορούν επίσης να αυξηθούν πολύ πιο γρήγορα, γεγονός που το καθιστά μια ποικιλία πειραματικών εργαλείων. "Μπορείτε απλά να μετατρέψετε έναν διακόπτη και να μεταβείτε από το μηδέν Tesla σε υψηλά πεδία μέσα σε λίγα λεπτά", λέει.

Το μεγάλο μειονέκτημα των ανθεκτικών μαγνητών είναι η υψηλή κατανάλωση ενέργειας, το οποίο το καθιστά ακριβό, λέει ο Eaton. Ο μαγνήτης αντίστασης του SHMFF τράβηξε 32,3 megawatts ηλεκτρικής ενέργειας για να δημιουργήσει το ρεκόρ του πεδίου. "Πρέπει να έχετε έναν πολύ καλό επιστημονικό λόγο για να δικαιολογήσετε αυτόν τον πόρο", εξηγεί ο Eaton.

Αυτή η πρόκληση οδηγεί τον αγώνα για την ανάπτυξη υβριδικών και πλήρως ραφών μαγνητών, οι οποίοι μπορούν να παράγουν υψηλά πεδία με λιγότερη ενέργεια. Το 2019, οι ερευνητές του NHMFL δημιούργησαν έναν μικροσκοπικό, απόδειξη των υπεραγωγικών μαγνητών που εν συντομία ένα Πεδίο 45.5 Tesla Διατηρείται και σήμερα αναπτύσσει έναν μεγαλύτερο σούπερ ηγετικό μαγνήτη με 40 Tesla για πειράματα. Η ομάδα στο SHMFF χτίζει έναν υβριδικό μαγνήτη με 55 Tesla. Παρόλο που αυτοί οι νεότεροι μαγνήτες αναμένεται να είναι πιο αποδοτικοί από τους ανθεκτικούς προκατόχους τους, φέρνουν τις δικές τους προκλήσεις μαζί τους: είναι πιο ακριβά για την κατασκευή και απαιτούν περίπλοκα συστήματα ψύξης, εξηγεί ο μηχανικός Mark Bird, συνεργάτης της μαγνητικής επιστήμης και της τεχνολογίας στο NHMFL. "Η τεχνολογία εξακολουθεί να αναπτύσσεται και το κόστος δεν είναι ακόμη σαφές", λέει ο Bird.