Νέο παγκόσμιο ρεκόρ μαγνητικού πεδίου. Strongest-ever controllable magnetic field

Δημιουργήθηκε μαγνητικό πεδίο έντασης 1200 Τesla με διάρκεια 100 μικροδευτερολέπτων. Σπινθήρες και λάμψεις κατά την δημιουργία του ισχυρότερου μαγνητικού πεδίου μέχρι σήμερα. Physicists have generated the strongest controllable magnetic field ever produced. The field was sustained for longer than any previous field of a similar strength. This research could lead to powerful investigative tools for material scientists and may have applications in fusion power generation. Sparks fly at the moment of activation. Four million amps of current feed the megagauss generator system, hundreds of times the current of a typical lightning bolt. Credit: Copyright 2018 Shojiro Takeyama

Οι φυσικοί του Ινστιτούτου Φυσικής Στερεάς Κατάστασης στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο κατάφεραν να δημιουργήσουν το ισχυρότερο ελεγχόμενο μαγνητικό πεδίο που έχει ποτέ επιτευχθεί έως σήμερα. Το πεδίο διατηρήθηκε για περισσότερο χρόνο από οποιοδήποτε προηγούμενο πεδίο παρόμοιας ισχύος. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Νταϊσούκε Νακαμούρα, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο Review of Scientific Instruments.

Η έρευνα αυτή ανοίγει νέες δυνατότητες στο πεδίο της φυσικής στερεάς κατάστασης, αλλά και στην προσπάθεια να δημιουργηθούν αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, που απαιτούν ισχυρότατα μαγνητικά πεδία.

Nakamura et al record highest magnetic field ever achieved indoors. Image credit: Windell Oskay / CC BY 2.0.

Η ένταση του μαγνητικού πεδίου έφθασε τα 1200 Tesla, όπου το 1 Τesla είναι η μονάδα μέτρησης της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Συγκριτικά, το πεδίο αυτό έχει ένταση περίπου 400 φορές μεγαλύτερη από τους ισχυρότερους μαγνήτες των μηχανημάτων μαγνητικής τομογραφίας και 50 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από το μαγνητικό πεδίο της Γης (υπενθυμίζεται ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης κυμαίνεται από 25·10^-3 έως 65∙10^-3 Tesla).

Σε πειράματα που έγιναν κατά το παρελθόν καταγράφηκαν ισχυρότερα μαγνητικά πεδία, αλλά ήταν ανεξέλεγκτα και δεν είχαν διάρκεια. To 2001 φυσικοί από την Ρωσία δημιούργησαν ένα (μη ελεγχόμενο) μαγνητικό πεδίο έντασης 2800 Tesla, αλλά η εκρηκτική τους μέθοδος διέλυσε τον εξοπλισμό τους.

Οι Ιάπωνες φυσικοί δημιούργησαν ένα μαγνητικό πεδίο των 1200 Tesla διάρκειας 100 μικροδευτερολέπτων. Είναι δυνατή η δημιουργία μαγνητικών πεδίων μεγαλύτερης διάρκειας αλλά αυτά θα είναι της τάξης των εκατοντάδων Tesla.

(a) Schematic view of the EMFC megagauss generator; (b) cross section of (a); (c) copper-lined primary coil and a pair of seed field coils; in (a), one of the initial seed field coils is presented in the displaced position, for more visible view of the primary coil; the primary coil is covered by an anti-explosive block made of bulk iron-steel, which is omitted in the drawing (a). Image credit: Nakamura et al, doi: 10.1063/1.5044557.

Για πολλούς η πυρηνική σύντηξη θεωρείται ο πιο ελπιδοφόρος τρόπος παραγωγής ενέργειας στο μέλλον. Για να γίνει αυτό απαιτείται πρώτα ο περιορισμός του πλάσματος – μια θάλασσα φορτισμένων σωματιδίων – σε έναν μεγάλο δακτύλιο που ονομάζεται tokamak. Κι ο περιορισμός-έλεγχος του πλάσματος απαιτεί με την σειρά του, ισχυρό μαγνητικό πεδίο της τάξης των χιλιάδων Tesla, για ένα χρονικό διάστημα αρκετών μικροδευτερολέπτων. Κάτι που καταφέρνει με επιτυχία η διάταξη που κατασκευάστηκε στο εργαστήριο του Ινστιτούτου Φυσικής Στερεάς Κατάστασης στο Τόκιο.

Πηγές: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5044557 - https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180919100929.htm - http://www.in.gr/2018/09/21/tech/neo-pagkosmio-rekor-magnitikou-pediou/