德造出91.4特斯拉人工磁場(chǎng)打破世界紀(jì)錄

數(shù)年前，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造出了89特斯拉的世界上最強(qiáng)人造磁場(chǎng)。近日這一紀(jì)錄被打破，德國(guó)亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心(HZDR)的研究人員制造出了強(qiáng)度為91.4特斯拉的磁場(chǎng)。

該中心的德累斯頓強(qiáng)磁實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人約阿希姆?沃斯尼察介紹，這一磁場(chǎng)強(qiáng)度大約是地球磁場(chǎng)強(qiáng)度(0.00005特斯拉)的183萬(wàn)倍，醫(yī)用核磁共振成像儀磁場(chǎng)強(qiáng)度(0.5~3特斯拉)的近百倍。

雖然如此高的磁場(chǎng)也是以電流通過(guò)銅線圈的方式產(chǎn)生的，但強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)影響電流將電流推離線圈，隨著電流的增強(qiáng)，這種推力也會(huì)越來(lái)越大。對(duì)普通銅制線圈而言，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25特斯拉的時(shí)就會(huì)使其四分五裂。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度能達(dá)到100特斯拉，線圈中洛倫茲力所產(chǎn)生的壓力將相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的4萬(wàn)倍，這種力量能像爆炸一樣將整個(gè)線圈炸得七零八落。

為了攻克這一難題，德累斯頓強(qiáng)磁實(shí)驗(yàn)室的謝蓋爾?哲利岑和同事制造出了一個(gè)重達(dá)200公斤的雙層線圈。該線圈的外部由鋼套覆蓋，高55厘米，直徑32厘米，看起來(lái)如同一個(gè)水桶。

研究人員還采用了一種特殊的銅合金材料線圈，以抵御強(qiáng)大磁場(chǎng)所產(chǎn)生的洛倫茲力。這種線圈可以承受相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)氣壓1萬(wàn)倍的壓力。為了進(jìn)一步保證強(qiáng)度，研究人員采用制造防彈背心的特殊纖維為這些合金增加了一層“安全外套”。同時(shí)在第一層線圈外面又增加了12層銅線圈。

雖然這個(gè)裝置已經(jīng)創(chuàng)造了世界紀(jì)錄，但是卻還沒(méi)有在材料料學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。更強(qiáng)大的磁場(chǎng)意味著科學(xué)家在對(duì)如新型電子元件或超導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)試時(shí)可以獲得更高的精度。不過(guò)這項(xiàng)研究已經(jīng)讓他們成為第一個(gè)能用如此強(qiáng)的磁場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的研究機(jī)構(gòu)。