Във всеки филм или анимационен филм има момент, в който има луд учен, когато включи превключвател или смеси две химикали и бум, лабораторията им се взривява и дим се чука през прозорците и вратите. В действителност, поне в съвременната ера, лабораторните експлозии не са обезкуражени. Но неотдавнашен експеримент с електромагнетизъм в Токио даде най-силното контролирано магнитно поле, създавано някога, съобщава Самюел К. Мур от IEEE Spectrum, достатъчно мощен да отвори врати от взрива на лабораторията.
Големият взрив дойде, когато изследователи от Токиоския университет изпомпваха 3, 2 мега джоула електричество в специално проектирана намотка за производство на масивно магнитно поле. Докато изследователите се надяваха, че полето ще достигне 700 тесла, единицата, използвана за измерване на плътността на магнитния поток или неофициално, силата на магнитното поле. Вместо това полето достигна 1200 тесла. Това е около 400 пъти по-силно от най-мощната MRI машина, която произвежда три тесла. Получената експлозия се огъна в железния шкаф, в който устройството беше затворено, и отвори металните врати.
„Аз проектирах желязния корпус да издържи срещу около 700 Т“, казва Мур физикът Шоджиро Такеяма, старши автор на изследването в списанието „Обзор на научните инструменти“. „Не очаквах да е толкова високо. Следващия път ще го направя по-силен. “
За щастие самите изследователи бяха прибрани в контролна зала, защитена от взрива.
И така, какво правеха Такеяма и неговите колеги, пускайки огромни магнитни стрели насред Токио? Рафи Letzer от LiveScience обяснява, че учените преследват все по-големи контролирани магнитни полета от няколко десетилетия. Takeyama се опитва да победи нивото от 1000 тесла през последните 20 години, достигайки целта с това ново устройство.
По същество електромагнитът представлява поредица от тръби, състоящи се от намотка с медна вътрешна намотка вътре в нея. Когато огромни количества електроенергия се движат през бобините, вътрешната намотка се срутва върху себе си със скорост от Мах 15, която е над 3 мили в секунда. Магнитното поле в намотката се компресира по-силно и по-силно, докато достигне невероятно високи нива. След това, за части от секундата, цялото нещо се срива, което води до експлозията. С малко повече инженерство и малко по-силни врати екипът вярва, че може да избута устройството си до 1800 тесла.
Това не беше най-голямото магнитно поле, създавано някога от хората. Някои супер силни полета се произвеждат от лазери, но са толкова малки и краткотрайни, че са трудни за изучаване или използване. Такеяма казва на Letzer, че в исторически план американските и руските изследователи са направили някои мащабни тестове на открито, използвайки високи експлозиви, опаковани около магнитни намотки, произвеждащи полета до 2800 тесла. Но и те са несъвършени.
„Те не могат да провеждат тези експерименти в закрити лаборатории, така че обикновено провеждат всичко на открито, като Сибир на поле или някъде на много широко място в Лос Аламос [Ню Мексико]“, казва той. „И се опитват да направят научно измерване, но поради тези условия е много трудно да се направят точни измервания.“
Инструментът на екипа, обаче, може да се използва в контролирана лаборатория и създава сравнително голямо поле, малко по-малко от нанометър, което е достатъчно голямо, за да направи някои истински науки. Според прессъобщение целта е да се създаде контролирано магнитно поле, което би могло да се използва от физиците. Надеждата е, че полето може да се контролира достатъчно добре, че материалите да могат да бъдат поставени вътре в малкото поле, за да могат изследователите да доведат електроните до тяхната „квантова граница“, в която частиците са в своето основно състояние, разкривайки свойства, които изследователите все още имат да открием. В такъв случай по-голямото е по-добро.
"Като цяло, колкото по-високо е полето, разделителната способност на измерването става все по-добра и по-добра", казва Такеяма пред Мур от IEEE.
Другото възможно приложение - след като избухват експлозиите от системата - е използването в термоядрени реактори, тип енергоизвеждащо устройство, при което плазмата се поддържа стабилна, използвайки силно магнитно поле като водородните си предпазители, създавайки реакция, подобна на тази тази на слънцето и произвежда почти безгранична чиста енергия. Според изданието изследователите смятат, че трябва да могат да контролират магнитно поле от 1000 тесла, за да произвеждат устойчив ядрен синтез.
