Hiina ehitab rekordilisi magneteid -, kuid mitte ilma hinnata

Hiina ehitab rekordilisi magneteid -, kuid mitte ilma hinnata

Hiinas on nüüd maailma võimsaimad resistentsed magnetid, mis tekitasid magnetvälja, mis on rohkem kui 800 000 korda tugevam kui Maa oma.

22. septembril hoidis HEFEI teaduste akadeemia Hefei instituutides pidevat magnetvälja rajatise (SHHMFF) magnet pidevat magnetvälja 42,02 Teslaga. See verstapost ületab peaaegu 41,4 Tesla rekordi, mille 2017. aastal loodi USA riikliku kõrge magnetvälja labori (NHMFL) vastupidav magnet Floridas Tallahasees. Takistusmagnetid koosnevad mähitud metallist juhtmetest ja neid kasutatakse kogu maailmas magnetilistes süsteemides.

Hiinast pärit rekordi omanik on aluseks usaldusväärsete magnetide ehitamisele, mis suudab säilitada üha suuremaid magnetvälju. See võimaldaks teadlastel saada üllatavaid uusi füüsilisi teadmisi, ütles Saksamaa Dresden Hochfeldlabori füüsik Joachim Wosnitza.

Rahvusvahelistele kasutajatele avatud takistusmagnet on Hiina teine ​​oluline panus globaalsetesse püüdlustesse luua üha kõrgemaid magnetvälju. Aastal 2022 tekitas SHMFF -i hübriidmagnet, mis ühendab takistusliku magneti ülijuhiga, välja 45,22 Tesla ja seda peetakse kõige võimsamaks toimivaks püsiv magnet maailmas.

uurimisriist

Kõrgvälja magnetid on kasulikud tööriistad progressiivsete materjalide, näiteks supraliiter Materjalid, mis suunavad elektrivoolu ilma soojuskaota väga madalatel temperatuuridel. Kõrged väljad pakuvad ka võimalust avastada täiesti uusi füüsilisi nähtusi, ütles Prantsusmaal Grenoble'is asuva intensiivse magnetväljade riikliku labori tahkisfüüsik Marc-Henri Julien. "Saate luua või manipuleerida uut ainet," selgitab Julien.

Kõrged väljad on kasulikud ka väga tundlikel mõõtmistel põhinevate katsete jaoks, kuna need suurendavad eraldusvõimet ja lihtsustavad nõrkade nähtuste äratundmist, ütles Suurbritannia Cambridge'i ülikooli tahke osariigi füüsik Alexander Eaton. "Iga täiendav tesla on eksponentsiaalselt parem kui viimane," lisab ta.

Guangli Kuang selgitab, et meeskond on veetnud aastaid magneti muutmiseks, et saavutada uusim rekord. "Seda polnud lihtne teha," ütleb ta.

usaldusväärne, kuid kulukas

takistuslikud magnetid on vanem tehnoloogia, kuid suudavad pikema perioodi jooksul säilitada magnetvälju kui nende uuemad hübriidid ja täielikult õmblevad kolleegid, selgitab Wosnitza. Ka teie magnetvälju saab suurendada palju kiiremini, mis teeb sellest mitmesugused eksperimentaalsed tööriistad. "Võite lihtsalt lüliti pöörata ja null Teslalt kõrgetele väljadele minna mõne minuti jooksul," ütleb ta.

Resistentsete magnetide suur puudus on suur energiatarve, mis teeb selle kalliks, väidab Eaton. SHMFF -i takistuslik magnet tõmbas oma rekordilise välja loomiseks 32,3 megavatti elektrit. "Selle ressursi õigustamiseks peab teil olema väga hea teaduslik põhjus," selgitab Eaton.

See väljakutse juhib hübriid- ja täielikult õmblevate magnetide arendamise võistlust, mis võib tekitada kõrgeid energiaid. Aastal 2019 ehitasid NHMFL-i teadlased miniatuursed, kontseptsioonide tõestamise ülijuhtivad magnetid, mis lühidalt A Väli 45,5 tesla ja arendab praegu suuremat super-juhtimismagnetit koos 40-teslaga katseteks. SHMFF -i meeskond ehitab hübriidmagneti 55 Teslaga. Ehkki nende uuemate magnetite eeldatakse, et need on kuluefektiivsemad kui nende vastupidavad eelkäijad, toovad nad endaga kaasa oma väljakutsed: nende valmistamine on kallim ja vajavad keerulisi jahutussüsteeme, selgitab NHMFL -i magnetteaduse ja tehnoloogia koostõpetaja insener Mark Bird. "Tehnoloogiat arendatakse endiselt ja kulud pole veel selged," ütleb Bird.