China construiește magneți record - dar nu fără preț

China construiește magneți record - dar nu fără preț

China găzduiește acum cei mai puternici magneți rezistenți din lume, care au produs un câmp magnetic care este de peste 800.000 de ori mai puternic decât cel al Pământului.

Pe 22 septembrie, magnetul din instalația de câmp magnetic constant (Shhmff) a deținut un câmp magnetic constant de 42,02 Tesla la Institutele Hefei pentru Științele Fizice ale Academiei Chineze de Științe. Această etapă depășește aproape recordul de 41,4 Tesla, care a fost înființat în 2017 de un magnet rezistent în laboratorul național de câmp magnetic înalt (NHMFL) din Tallahasee, Florida. Magneții rezistivi constau din fire metalice învelite și sunt folosiți în sistemele magnetice din întreaga lume.

Deținătorul recordului din China stabilește baza pentru construcția de magneți fiabili, care pot menține câmpuri magnetice din ce în ce mai mari. Acest lucru ar permite cercetătorilor să obțină cunoștințe fizice surprinzătoare, spune Joachim Wosnitza, fizician la Dresda Hochfeldlabor din Germania.

Magnetul rezistiv, care este deschis utilizatorilor internaționali, este a doua contribuție semnificativă a Chinei la eforturile globale de a crea câmpuri magnetice din ce în ce mai mari. În 2022, magnetul hibrid al SHMFF, care combină un magnet rezistiv cu un superconductor, a produs un câmp de 45,22 Tesla și este considerat cel mai puternic magnet permanent funcțional din lume.

Instrument de cercetare

Magneții cu câmp înalt sunt instrumente utile pentru detectarea proprietăților ascunse ale materialelor progresive, cum ar fi Supraliter Materiale care direcționează curentul electric fără pierderi de căldură la temperaturi foarte scăzute. Câmpurile înalte oferă, de asemenea, oportunitatea de a descoperi fenomene fizice complet noi, spune Marc-Henri Julien, fizician în stare solidă la Laboratorul Național pentru câmpuri magnetice intense din Grenoble, Franța. „Puteți crea sau manipula materii noi”, explică Julien.

Câmpurile înalte sunt, de asemenea, utile pentru experimentele bazate pe măsurători foarte sensibile, deoarece cresc rezoluția și facilitează recunoașterea fenomenelor slabe, spune Alexander Eaton, un fizician solid la Universitatea din Cambridge, Marea Britanie. „Fiecare Tesla suplimentară este exponențial mai bun decât ultimul”, adaugă el.

Guangli Kuang, un fizician care este specializat în câmpuri magnetice înalte de pe SHMFF, explică faptul că echipa a petrecut ani întregi pentru a modifica magnetul pentru a obține cel mai recent record. „Nu a fost ușor să faci asta”, spune el.

fiabil, dar costisitor

Magneții rezistivi sunt o tehnologie mai veche, dar pot menține câmpuri magnetice pe perioade mai lungi decât hibrizii lor mai noi și omologii complet suturați, explică Wosnitza. Câmpurile tale magnetice pot fi, de asemenea, crescute mult mai repede, ceea ce îl face o varietate de instrumente experimentale. „Puteți pur și simplu să transformați un comutator și să treceți de la zero Tesla la câmpuri înalte în câteva minute”, spune el.

marele dezavantaj al magneților rezistenți este consumul ridicat de energie, ceea ce îl face scump, spune Eaton. Magnetul rezistiv al SHMFF a tras 32,3 megawati de energie electrică pentru a -și crea câmpul de recordare. „Trebuie să aveți un motiv științific foarte bun pentru a justifica această resursă”, explică Eaton.

Această provocare determină cursa pentru dezvoltarea magneților hibrizi și complet suturați, care pot genera câmpuri ridicate cu mai puțină energie. În 2019, cercetătorii NHMFL au construit un magneți superconductori miniaturizați, dovadă-de-concept, care pe scurt a câmp de 45,5 Tesla întreținut și dezvoltă în prezent un magnet super-lider mai mare, cu 40 Tesla pentru experimente. Echipa de la SHMFF construiește un magnet hibrid cu 55 Tesla. Deși este de așteptat ca acești magneți mai noi să fie mai eficienți din punct de vedere al costurilor decât predecesorii lor rezistenți, își aduc propriile provocări cu ei: sunt mai scumpe de fabricat și necesită sisteme de răcire complicate, explică inginerul Mark Bird, co -manager al științei magnetice și tehnologiei la NHMFL. „Tehnologia este încă dezvoltată, iar costurile nu sunt încă clare”, spune Bird.