Zapis: Najmočnejše magnetno polje na svetu

Raziskovalci prvič ustvarjajo jakost magnetnega polja več kot 90 Tesla

Kondenzatorski prostor za polnjenje prostora dobavlja energijo za elektromagnete © HZDR
prebral

Raziskovalci so prvič ustvarili magnetno polje v laboratoriju, ki po moči presega 90 Tesla. Za ta svetovni rekord so dresdenski znanstveniki posebej zasnovali 200-kilogramsko dvojno vreteno, ki uporablja posebne steznike, ki lahko prenesejo ogromne sile polja. Uspeh je tudi pomemben korak naprej pri raziskavah materialov, kjer so poskusi z visokimi magnetnimi polji bistveni.

Center Helmholtz Dresden-Rossendorf od 22. junija 2011 drži nov svetovni rekord magnetnih polj s 91, 4 tesla. Sergej Zherlitsyn in njegovi sodelavci na Institutu Hochfeld-Magnetlabor (HLD) so za svoj uspeh razvili 200-kilogramsko tuljavo, v kateri električni tok ustvari velikansko magnetno polje - za nekaj milisekund. Tuljava je eksperiment preživela nepoškodovano. "V tem zapisu ne gre toliko za fizične najvišje vrednosti, temveč za raziskave materialov, " razlaga direktor HLD Joachim Wosnitza. Znanstveniki so ponosen, da je prvi uporabniški laboratorij na svetu, ki je za raziskave zagotovil magnetna polja nad 85 Tesla.

Močnejše kot je magnetno polje, bolj natančno lahko raziskovalci raziskujejo snovi, ki so primerne za nove elektronske komponente ali celo za tako imenovane superprevodnike, ki vodijo elektriko brez upora. Bakrena tuljava, skozi katero teče električni tok, lahko ustvari tako visoka magnetna polja. Vendar magnetno polje deluje tudi na električni tok in ga poskuša potisniti iz tuljave. Močnejši kot tok teče, močnejša ta sila deluje.

"Pri 100 Tesli bi Lorentzova sila v bakru povzročila tlak, ki je enak 40.000-krat večjemu zračnemu tlaku na morskem nivoju, " razlaga Joachim Wosnitza, vodja magnetnega laboratorija za visoko polje (HLD), o možnih rezultatih te vleke med magnetnim poljem in kovino. Baker bi eksplozivno eksplodiral take sile. Toda za natančen pogled na električni naboj v materialih prihodnosti raziskovalci potrebujejo magnetna polja s 90 ali 100 Tesla. Za primerjavo: standardni magnet za hladilnik ima 0, 05 Tesla.

Zaposleni v Dresdenskem laboratoriju za visoko magnetno polje pripravijo magnetno tuljavo za poskus HZDR

Steznik za bakreno tuljavo

Raziskovalci v centru Helmholtz Dresden-Rossendorf so za svoj eksperiment uporabili posebne bakrene zlitine, ki zdržijo deset tisočkrat več kot atmosferski tlak. Na to kovino so pogrešali nekakšen steznik iz posebne plastike, ki se sicer uporablja za neprebojne jopiče in zlitino od zunaj skupaj. Skupaj šest takih posebnih žic s stezniki tehniki ovije v tuljavo, v središču katere ostane votlina s premerom 16 milimetrov. Konec koncev lahko v tej posebni tuljavi ustvari 50 Tesla, če loviš kratek, a močan tokovni impulz skozi baker, ki je že po 0, 02 sekunde končan. zaslon

Dvojna tuljava dosega svetovni rekord

Vendar to še vedno ni daleč od svetovnega zapisa, da so Američani nekaj let branili v Los Alamosu z 89 Tesla. Tako so tehniki postavili sekundo okoli prve tuljave, ki je sestavljena iz dvanajstih plasti bakrene žice. Čeprav lahko ta žica prenese le 2.500-krat večji od atmosferskega tlaka. Ampak zaščiten s plastičnim steznikom, pet minut sekunde zadostuje za magnetno polje 40 Tesla v tej tuljavi. Skupaj s 50 Tesla notranje tuljave to daje svetovno rekordno vrednost nad 90 Tesla. Ta dvojna tuljava, oblečena z jeklenim plaščem, je visoka 55 centimetrov, ima premer 32 centimetrov in tako spominja na precej veliko vedro vode.

Kondenzatorska banka namesto generatorja vztrajnika

Na tej tuljavi že nekaj tednov delajo tehniki HZDR, ki zdaj niso le prinesli svetovnega rekorda, temveč bodo v prihodnosti omogočili še veliko preiskav novih materialov v njegovem super magnetnem polju. V proizvodnji je 35.000 evrov, ki je bistveno cenejša od njegovega kolega v ZDA, ki je stal deset milijonov dolarjev. Še ena razlika je v laboratoriju v Los Alamosu: Tam se magneti upravljajo z vztrajnikom generatorja, medtem ko v Rossendorfu delujejo z največjo banko kondenzatorjev na svetu. To je mogoče uporabiti veliko bolj prožno in stroškovno učinkovito.

Raziskovalci iz cele Evrope potujejo v Dresden zaradi poskusov na najvišjih magnetnih poljih. Celo japonski in ameriški Američani se registrirajo pri HZDR, da tam pregledajo svoje gradivo. In ker obstoječih pet sob s podobnimi tuljavami ne more več obvladati napadov raziskovalcev, naj bi do leta 2014 nastalo še šest teh "pulznih celic".

(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 29. 6. 2011 - NPO)