La Cina costruisce record - magneti di rottura - ma non senza prezzo

La Cina costruisce record - magneti di rottura - ma non senza prezzo

La Cina ora ospita i magneti più potenti resistenti al mondo, che hanno prodotto un campo magnetico che è più di 800.000 volte più forte di quello della Terra.

Il 22 settembre, il magnete nella costante struttura a campo magnetico (SHHMFF) aveva un campo magnetico costante di 42,02 Tesla presso gli istituti di Hefei per le scienze fisiche dell'Accademia cinese delle scienze. Questa pietra miliare supera quasi il record di 41,4 Tesla, che è stato istituito nel 2017 da un magnete resistente nel National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) a Tallahasee, in Florida degli Stati Uniti. I magneti resistivi sono costituiti da fili metallici avvolti e sono utilizzati nei sistemi magnetici in tutto il mondo.

Il titolare della Cina stabilisce la base per la costruzione di magneti affidabili, che possono mantenere campi magnetici sempre più grandi. Ciò consentirebbe ai ricercatori di acquisire sorprendenti nuove conoscenze fisiche, afferma Joachim Wosnitza, fisico presso la Dresda Hochfeldlabor in Germania.

Il magnete resistivo, aperto agli utenti internazionali, è il secondo contributo significativo della Cina agli sforzi globali per creare campi magnetici sempre più alti. Nel 2022, il magnete ibrido di SHMFF, che combina un magnete resistivo con un superconduttore, ha prodotto un campo di 45,22 Tesla ed è considerato il magnete permanente funzionante più potente al mondo.

Strumento di ricerca

magneti ad alto campo sono strumenti utili per il rilevamento di proprietà nascoste di materiali progressivi come supraliter Materiali che dirigono la corrente elettrica senza perdita di calore a temperature molto basse. Gli alti campi offrono anche l'opportunità di scoprire fenomeni fisici completamente nuovi, afferma Marc-Henri Julien, fisico a stato solido presso il National Laboratory per intensi campi magnetici a Grenoble, in Francia. "Puoi creare o manipolare una nuova questione", spiega Julien.

campi alti sono utili anche per esperimenti basati su misurazioni molto sensibili, poiché aumentano la risoluzione e rendono più facile riconoscere i fenomeni deboli, afferma Alexander Eaton, un fisico solido -stato presso l'Università di Cambridge, in Gran Bretagna. "Ogni Tesla aggiuntivo è esponenzialmente migliore dell'ultimo", aggiunge.

Guaccli Kuang, un fisico specializzato in campi magnetici alti sullo SHMFF, spiega che il team ha trascorso anni per modificare il magnete per ottenere l'ultimo record. "Non è stato facile farlo", dice.

affidabile, ma costoso

I magneti resistivi sono una tecnologia più anziana, ma possono mantenere campi magnetici per periodi più lunghi rispetto ai loro ibridi più recenti e controparti completamente di sutura, spiega Wosnitza. I tuoi campi magnetici possono anche essere aumentati molto più velocemente, il che lo rende una varietà di strumenti sperimentali. "Puoi semplicemente trasformare un interruttore e passare da zero Tesla a campi alti in pochi minuti", afferma.

Il grande svantaggio dei magneti resistenti è l'elevato consumo di energia, il che lo rende costoso, afferma Eaton. Il magnete resistivo dello SHMFF ha estratto 32,3 megawatt di elettricità per creare il suo campo da record. "Devi avere un'ottima ragione scientifica per giustificare questa risorsa", spiega Eaton.

Questa sfida guida la corsa per lo sviluppo di magneti ibridi e completamente sutura, che possono generare campi alti con meno energia. Nel 2019, i ricercatori della NHMFL hanno costruito un magneti superconduttori miniaturizzati e di concept che brevemente a Field di 45.5 Tesla mantenuto e attualmente sviluppa un magnete super-leading più ampio con 40 Tesla per esperimenti. La squadra dello SHMFF costruisce un magnete ibrido con 55 Tesla. Sebbene questi nuovi magneti dovrebbero essere più convenienti dei loro predecessori resistenti, portano con sé le proprie sfide: sono più costosi da produrre e richiedono complicati sistemi di raffreddamento, spiega l'ingegnere Mark Bird, co -manager di scienze magnetiche e tecnologia presso la NHMFL. "La tecnologia è ancora in fase di sviluppo e i costi non sono ancora chiari", afferma Bird.