China bouwt record - brekende magneten - maar niet zonder prijs
China bouwt record - brekende magneten - maar niet zonder prijs
China herbergt nu 's werelds krachtigste resistente magneten, die een magnetisch veld produceerden dat meer dan 800.000 keer sterker is dan dat van de aarde.
Op 22 september hield de magneet in de stabiele High Magnetic Field Facility (Shhmff) een constant magnetisch veld van 42.02 Tesla bij de Hefei Institutes for Physical Sciences of the Chinese Academy of Sciences. Deze mijlpaal overschrijdt bijna het record van 41,4 Tesla, dat in 2017 werd opgericht door een resistente magneet in het US National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) in Tallahasee, Florida. Resistieve magneten bestaan uit ingepakte metalen draden en worden wereldwijd gebruikt in magnetische systemen.
De recordhouder uit China legt de basis voor de constructie van betrouwbare magneten, die steeds grotere magnetische velden kunnen behouden. Dit zou de onderzoekers in staat stellen verrassende nieuwe fysieke kennis te verwerven, zegt Joachim Wosnitza, een natuurkundige bij de Dresden Hochfeldlabor in Duitsland.
De resistieve magneet, die open staat voor internationale gebruikers, is de tweede belangrijke bijdrage van China aan wereldwijde inspanningen om steeds hogere magnetische velden te creëren. In 2022 produceerde de hybride magneet van de SHMFF, die een resistieve magneet combineert met een supergeleider, een veld van 45.22 Tesla en wordt beschouwd als de krachtigste functionerende permanente magneet ter wereld.
research tool
High-Field-magneten zijn nuttige hulpmiddelen voor de detectie van verborgen eigenschappen van progressieve materialen zoals Supraliter Materialen die elektrische stroom leiden zonder warmteverlies bij zeer lage temperaturen. Hoge velden bieden ook de mogelijkheid om volledig nieuwe fysieke fenomenen te ontdekken, zegt Marc-Henri Julien, een solid-state fysicus bij het National Laboratory for Intense Magnetic Fields in Grenoble, Frankrijk. "Je kunt nieuwe materie maken of manipuleren", legt Julien uit.
Hoge velden zijn ook nuttig voor experimenten op basis van zeer gevoelige metingen, omdat ze de resolutie verhogen en het gemakkelijker maken om zwakke fenomenen te herkennen, zegt Alexander Eaton, een solid -state fysicus aan de Universiteit van Cambridge, Groot -Brittannië. "Elke extra Tesla is exponentieel beter dan de laatste", voegt hij eraan toe.
Guangli Kuang, een natuurkundige die gespecialiseerd is in hoge magnetische velden op de SHMFF, legt uit dat het team jaren heeft besteed aan het aanpassen van de magneet om het nieuwste record te bereiken. "Het was niet gemakkelijk om dat te doen", zegt hij.
Betrouwbaar, maar duur
Resistieve magneten zijn een oudere technologie, maar kunnen magnetische velden gedurende langere periodes behouden dan hun nieuwere hybriden en volledig hechtende tegenhangers, legt Wosnitza uit. Uw magnetische velden kunnen ook veel sneller worden verhoogd, waardoor het een verscheidenheid aan experimentele hulpmiddelen is. "Je kunt eenvoudig een schakelaar draaien en binnen enkele minuten van nul Tesla naar hoge velden schakelen", zegt hij.
Het grote nadeel van resistente magneten is het hoge stroomverbruik, waardoor het duur is, zegt Eaton. De resistieve magneet van de SHMFF trok 32,3 megawatt elektriciteit om het record -breken te creëren. "Je moet een zeer goede wetenschappelijke reden hebben om deze bron te rechtvaardigen", legt Eaton uit.
Deze uitdaging stimuleert de race voor de ontwikkeling van hybride en volledig hechtende magneten, die hoge velden met minder energie kunnen genereren. In 2019 bouwden de NHMFL-onderzoekers een geminiaturiseerde, proof-of-concept superconducting magnets die kort een Veld van 45.5 Tesla Handhaafd en ontwikkelt momenteel een grotere super leidende magneet met 40 Tesla voor experimenten. Het team van de SHMFF bouwt een hybride magneet met 55 Tesla. Hoewel van deze nieuwere magneten wordt verwacht dat ze kosteneffectiever zijn dan hun resistente voorgangers, brengen ze hun eigen uitdagingen met zich mee: ze zijn duurder om te produceren en vereisen gecompliceerde koelsystemen, verklaart ingenieur Mark Bird, co -manager van magnetische wetenschap en technologie bij de NHMFL. "De technologie wordt nog steeds ontwikkeld en de kosten zijn nog niet duidelijk", zegt Bird.