Nam châm mới nhất của Quốc gia Maglab cướp kỷ lục thế giới, đánh dấu kỷ nguyên mới của khám phá khoa học

Anonim

Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia có trụ sở tại Đại học bang Florida đã phá vỡ kỷ lục thế giới khác với thử nghiệm một nam châm 32 tesla — mạnh hơn 33% so với nam châm siêu dẫn mạnh nhất thế giới được sử dụng cho nghiên cứu và hơn 3.000 lần mạnh hơn nam châm tủ lạnh nhỏ.

Vào ngày 8 tháng 12, nam châm mới này đạt đến một từ trường 32 tesla. Tesla là một đơn vị cường độ từ trường; một nam châm tủ lạnh nhỏ khoảng 0, 01 tesla.

Được chế tạo từ sự kết hợp của các chất siêu dẫn nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao thông thường, "32 T" sẽ cho phép các nhà vật lý nghiên cứu vật liệu để khám phá cách các electron tương tác với nhau và môi trường nguyên tử của chúng, tạo điều kiện cho các thiết bị mới hình thành thế giới của chúng ta.

Trong nhiều thập kỷ, kỷ lục thế giới về một nam châm siêu dẫn đã nhích dần về phía trước. Bước nhảy vọt này lớn hơn tất cả những cải tiến được thực hiện trong vòng 40 năm qua.

"Đây là một bước chuyển đổi trong công nghệ nam châm, một cuộc cách mạng thực sự trong việc đưa ra", Giám đốc MagBab Greg Boebinger cho biết. "Thiết kế nam châm hiện đại này không chỉ cho phép chúng tôi cung cấp các kỹ thuật thử nghiệm mới tại phòng thí nghiệm, mà còn tăng cường sức mạnh của các công cụ khoa học khác như tia X và tán xạ neutron trên toàn thế giới."

Đây là một năm đáng chú ý cho MagLab, ghi nhận Boebinger: 32 T là nam châm kỷ lục thế giới thứ ba được thử nghiệm trong 13 tháng qua, sau nam châm điện trở 41, 4-tesla được thử nghiệm vào mùa hè năm ngoái và nam châm kết nối Series 36-tesla đạt trường đầy đủ vào tháng 11 năm 2016.

"Chúng tôi đang trên một cuộn, " Boebinger nói.

Nam châm mới đại diện cho một cột mốc trong tính siêu dẫn nhiệt độ cao, một hiện tượng tạo ra sự khuấy động to lớn trong cộng đồng khoa học khi nó được phát hiện lần đầu tiên cách đây 31 năm.

Chất siêu dẫn là vật liệu dẫn điện với hiệu suất hoàn hảo (không giống như đồng, trong đó các electron gặp phải rất nhiều ma sát). Cái gọi là chất siêu dẫn nhiệt độ thấp, được phát hiện cách đây một thế kỷ, chỉ hoạt động trong môi trường cực lạnh và thường ngừng hoạt động bên trong các từ trường cao hơn khoảng 25 tesla. Hạn chế đó đã hạn chế sức mạnh của nam châm siêu dẫn.

Nhưng vào năm 1986, các nhà khoa học đã phát hiện ra các chất siêu dẫn nhiệt độ cao đầu tiên, không chỉ hoạt động ở nhiệt độ ấm hơn mà còn quan trọng hơn đối với các nhà thiết kế và các nhà khoa học nam châm.

Ba thập kỷ sau, nam châm 32-tesla mới là một trong những ứng dụng chính đầu tiên xuất hiện từ khám phá đoạt giải Nobel.

Sức mạnh trường 32-tesla được tạo ra với sự kết hợp của nam châm siêu dẫn, nhiệt độ hoặc thông thường được tạo ra bởi đối tác công nghiệp Oxford Instruments và vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao được gọi là YBCO, bao gồm yttrium, bari, đồng và oxy. Hợp tác với SuperPower Inc., các nhà khoa học và kỹ sư của MagLab đã làm việc trong nhiều năm để định hình vật liệu phức tạp thành một nam châm đáng tin cậy. Là một phần của quá trình đó, họ đã phát triển các kỹ thuật mới để cách điện, gia cố và khử năng lượng cho hệ thống.

Đối với tất cả các tác động phá kỷ lục của nó, 32 T mới chỉ là khởi đầu, nhà khoa học Magubab Huub Weijers cho biết, người giám sát việc xây dựng nó.

Weijers nói: "Chúng tôi đã mở ra một vương quốc mới to lớn". "Tôi không biết giới hạn đó là gì, nhưng nó vượt quá 100 tesla. Các vật liệu cần thiết tồn tại. Nó chỉ là công nghệ và đô la giữa chúng ta và 100 tesla."

Là một nam châm siêu dẫn, 32 T có một trường đồng nhất rất ổn định phù hợp với các thí nghiệm nhạy cảm. Kết hợp sức mạnh và sự ổn định, nó cung cấp cho các nhà nghiên cứu tốt nhất của cả hai thế giới.

"Hệ thống mới, và các nam châm sẽ theo sau, sẽ cung cấp cho các nhà khoa học truy cập vào những hiểu biết không bao giờ trước khi có thể", nhà vật lý Laura Greene, nhà khoa học trưởng của MagLab cho biết. Các nhà vật lý đặc biệt vui mừng về những tiến bộ trong vật chất lượng tử, có các vật liệu siêu mỏng mới và công nghệ quan trọng, cũng như các trạng thái vật chất mới kỳ lạ trong các vật liệu topo và từ phức tạp nguyên vật liệu."

Công cụ mới dự kiến ​​sẽ có sẵn để sử dụng bởi các nhà khoa học đến thăm vào năm tới. Như với tất cả các nam châm tại phòng thí nghiệm, các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới có thể áp dụng để sử dụng nó để khám phá vật lý, hóa học và sinh học mới liên quan đến vật liệu, sức khỏe và năng lượng.

menu
menu