Există un moment în orice film sau desen animat, în care apare un om de știință nebun, când dau un comutator sau amestecă două substanțe chimice și boom, laboratorul lor explodează și fumează pe ferestrele și ușile. În realitate, cel puțin în epoca modernă, exploziile de laborator sunt descurajate. Dar un experiment recent cu electromagnetismul din Tokyo a produs cel mai puternic câmp magnetic controlat creat vreodată, relatează Samuel K. Moore la IEEE Spectrum, suficient de puternic pentru a deschide ușile explozive ale laboratorului.
Marele izbucnire a venit atunci când cercetătorii de la Universitatea din Tokyo au pompat 3, 2 megajoule de electricitate într-o bobină special concepută pentru a produce un câmp magnetic masiv. În timp ce cercetătorii sperau că câmpul va ajunge la 700 de teslas, unitatea folosită pentru a măsura densitatea fluxului magnetic sau, în mod informal, rezistența câmpului magnetic. În schimb, câmpul a ajuns la 1.200 de teslas. Acest lucru este de aproximativ 400 de ori mai puternic decât cel mai puternic aparat RMN, care produce trei teslas. Explozia rezultată a îndreptat dulapul de fier, dispozitivul a fost închis și a deschis ușile metalice.
„Am proiectat carcasa de fier pentru a rezista la aproximativ 700 T”, spune fizicul fizician Shojiro Takeyama, autorul principal al studiului în revista Review of Scientific Instruments, spune Moore. „Nu mă așteptam să fie atât de mare. Data viitoare, o voi face mai puternică. ”
Din fericire, cercetătorii înșiși au fost ascunși într-o cameră de control, protejați de explozie.
Deci, ce făceau Takeyama și colegii săi, lăsând boom-uri magnetice masive în mijlocul Tokyo? Rafi Letzer de la LiveScience explică faptul că oamenii de știință urmăresc câmpuri magnetice controlate din ce în ce mai mari de câteva decenii. Takeyama încearcă să bată nivelul de 1.000 de tesla în ultimii 20 de ani, atingând obiectivul cu acest nou dispozitiv.
În esență, electromagnetul este o serie de tuburi constând dintr-o bobină cu o bobină interioară de cupru în interiorul său. Atunci când cantități masive de electricitate sunt trecute prin bobine, bobina interioară se prăbușește pe ea însăși cu o viteză de Mach 15, care este de peste 3 mile pe secundă. Câmpul magnetic din bobină comprimă din ce în ce mai tare, până când atinge niveluri incredibil de mari. Apoi, într-o fracțiune de secundă, totul se prăbușește, rezultând explozia. Cu un pic mai mult de inginerie și câteva uși mai puternice, echipa crede că și-ar putea împinge dispozitivul la 1.800 de teslas.
Acesta nu a fost cel mai mare câmp magnetic generat vreodată de oameni. Unele câmpuri super-puternice sunt produse de lasere, dar sunt atât de mici și de scurtă durată, încât sunt dificil de studiat sau de utilizat. Takeyama îi spune lui Letzer că istoric, cercetătorii americani și ruși au făcut câteva teste în aer liber la scară largă folosind explozibili mari împachetate în jurul bobinelor magnetice, producând câmpuri de până la 2.800 de teslas. Dar și acestea sunt imperfecte.
„Nu pot efectua aceste experimente în laboratoare interioare, așa că, de obicei, conduc totul în aer liber, cum ar fi Siberia într-un câmp sau undeva într-un loc foarte larg la Los Alamos [New Mexico]”, spune el. „Și încearcă să facă o măsurare științifică, dar din cauza acestor condiții, este foarte greu să faci măsurători precise.”
Cu toate acestea, instrumentul echipei poate fi utilizat într-un cadru de laborator controlat și produce un câmp relativ mare, puțin mai puțin decât un nanometru, care este suficient de mare pentru a face științe reale. Potrivit unui comunicat de presă, scopul este acela de a produce un câmp magnetic controlat, care ar putea fi folosit de către fizicieni. Speranța este că câmpul poate fi controlat suficient de bine încât materialele să poată fi plasate în interiorul câmpului minuscul, astfel încât cercetătorii să poată aduce electronii la „limita lor cuantică”, în care particulele sunt toate în starea lor de sol, dezvăluind proprietățile pe care cercetătorii le au încă. a descoperi. În acest caz, mai mare este mai bun.
„În general, cu cât câmpul este mai mare, rezoluția de măsurare devine din ce în ce mai bună”, a declarat Takeyama pentru Moore la IEEE.
Cealaltă posibilă aplicație - odată ce au fost explozive explozate din sistem - este utilizarea în reactoarele de fuziune, un tip de dispozitiv de producere a energiei în care plasma este menținută stabilă folosind un câmp magnetic puternic ca hidrogenul său, fuzionând o reacție similară cu cea a soarelui și care produce energie curată aproape nelimitată. Potrivit comunicatului, cercetătorii consideră că trebuie să poată controla un câmp magnetic de 1.000 de tesla pentru a produce fuziunea nucleară susținută.
