Kina bygger rekord -brytande magneter - men inte utan pris
Kina bygger rekord -brytande magneter - men inte utan pris
Kina innehåller nu världens mest kraftfulla resistenta magneter, som producerade ett magnetfält som är mer än 800 000 gånger starkare än jorden.
Den 22 september höll magneten i den stabila högmagnetfältanläggningen (SHHMFF) ett konstant magnetfält på 42,02 Tesla vid HEFEI Institutes for Physical Sciences of the Chinese Academy of Sciences. Denna milstolpe överskrider nästan rekordet på 41,4 Tesla, som inrättades 2017 av en resistent magnet i US National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) i Tallahasee, Florida. Resistiva magneter består av inslagna metalltrådar och används i magnetiska system över hela världen.
Rekordinnehavaren från Kina lägger grunden för konstruktionen av tillförlitliga magneter, som kan upprätthålla allt större magnetfält. Detta skulle göra det möjligt för forskarna att få överraskande ny fysisk kunskap, säger Joachim Wosnitza, en fysiker vid Dresden Hochfeldlabor i Tyskland.
Den resistiva magneten, som är öppen för internationella användare, är Kinas andra betydande bidrag till globala ansträngningar för att skapa allt högre magnetfält. År 2022 producerade Hybridmagneten på SHMFF, som kombinerar en resistiv magnet med en superledare, ett fält på 45,22 Tesla och anses vara den mest kraftfulla fungerande permanentmagneten i världen.
Forskningsverktyg
högfältmagneter är användbara verktyg för att upptäcka dolda egenskaper hos progressiva material såsom supraliter Material som riktar elektrisk ström utan värmeförlust vid mycket låga temperaturer. Höga fält erbjuder också möjligheten att upptäcka helt nya fysiska fenomen, säger Marc-Henri Julien, en solid-state-fysiker vid National Laboratory for Intense Magnetic Fields in Grenoble, Frankrike. "Du kan skapa eller manipulera ny materia," förklarar Julien.
Högfält är också användbara för experiment baserade på mycket känsliga mätningar, eftersom de ökar upplösningen och gör det lättare att känna igen svaga fenomen, säger Alexander Eaton, en solid statsfysiker vid University of Cambridge, Storbritannien. "Varje ytterligare Tesla är exponentiellt bättre än den sista," tillägger han.
Guangli Kuang, en fysiker som är specialiserad på högmagnetfält på SHMFF, förklarar att teamet har tillbringat flera år för att modifiera magneten för att uppnå den senaste posten. "Det var inte lätt att göra det," säger han.
pålitlig, men kostsam
resistiva magneter är en äldre teknik, men kan upprätthålla magnetfält under längre perioder än deras nyare hybrider och helt framgångsrika motsvarigheter, förklarar Wosnitza. Dina magnetfält kan också ökas mycket snabbare, vilket gör det till en mängd olika experimentella verktyg. "Du kan helt enkelt vända en switch och växla från noll Tesla till höga fält inom några minuter," säger han.
Den stora nackdelen med resistenta magneter är den höga kraftförbrukningen, vilket gör det dyrt, säger Eaton. Den resistiva magneten i SHMFF drog 32,3 megawatt el för att skapa sitt rekordbrytande fält. "Du måste ha ett mycket bra vetenskapligt skäl för att motivera denna resurs," förklarar Eaton.
Denna utmaning driver loppet för utveckling av hybrid- och helt sutureringsmagneter, som kan generera höga fält med mindre energi. Under 2019 byggde NHMFL-forskarna en miniatyriserad, proof-of-concept superledande magneter som kort a Fältet på 45,5 Tesla Underhålls och utvecklar för närvarande en större superledande magnet med 40 Tesla för experiment. Teamet på SHMFF bygger en hybridmagnet med 55 Tesla. Även om dessa nyare magneter förväntas vara mer kostnadseffektiva än deras resistenta föregångare, tar de med sig sina egna utmaningar: de är dyrare att tillverka och kräver komplicerade kylsystem, förklarar ingenjör Mark Bird, co -manager för magnetisk vetenskap och teknik vid NHMFL. "Tekniken utvecklas fortfarande och kostnaderna är ännu inte tydliga", säger Bird.