V každém filmu nebo karikatuře je okamžik, kdy se šílený vypínač nebo směs dvou chemikálií a rozmachu objeví v šíleném vědci, jejich laboratoř exploduje a kouřové vlny vystupují z oken a dveří. Ve skutečnosti se alespoň v moderní době laboratorní výbuchy odrazují. Ale nedávný experiment s elektromagnetismem v Tokiu přinesl nejsilnější kontrolované magnetické pole, jaké kdy bylo vytvořeno, uvádí Samuel K. Moore z IEEE Spectrum, dostatečně silné, aby vyfukovalo otevřené dveře laboratoře.
Velký třesk přišel, když vědci na tokijské univerzitě čerpali 3, 2 megajouly elektřiny do speciálně navržené cívky, aby vytvořili obrovské magnetické pole. Zatímco vědci doufali, že pole dosáhne 700 teslas, jednotka používaná k měření hustoty magnetického toku nebo neformálně síly magnetického pole. Místo toho pole dosáhlo 1200 teslas. To je asi 400krát silnější než nejvýkonnější MRI stroj, který produkuje tři teslas. Výsledná exploze se ohnula do železné skříně, do které bylo zařízení uzavřeno, a vystřelily kovové dveře.
"Navrhl jsem železné pouzdro tak, aby vydrželo asi 700 T, " říká Moore fyzik Shojiro Takeyama, hlavní autor studie v časopise Review of Scientific Instruments. "Nečekal jsem, že to bude tak vysoké." Příště to budu silnější. “
Naštěstí byli sami výzkumníci zastrčeni v kontrolní místnosti chráněné před výbuchem.
Co tedy Takeyama a jeho kolegové dělali, když nechali uprostřed Tokia uvolnit masivní magnetické boomy? Rafi Letzer na LiveScience vysvětluje, že vědci sledují stále větší kontrolovaná magnetická pole po několik desetiletí. Takeyama se za posledních 20 let snaží překonat úroveň 1 000 tesla a tímto novým zařízením dosáhl cíle.
Elektromagnet je v podstatě řada trubek sestávající z cívky s uvnitř uvnitř měděnou vnitřní cívkou. Když prochází cívkami obrovské množství elektřiny, vnitřní cívka se zhroutí sama o sobě rychlostí Mach 15, což je více než 3 mil za sekundu. Magnetické pole v cívce se stlačuje pevněji a těsněji, dokud nedosáhne neuvěřitelně vysokých úrovní. Poté, za zlomek vteřiny, se celá věc zhroutí, což má za následek explozi. S trochou více inženýrství a silnějšími dveřmi tým věří, že by mohli své zařízení posunout na 1 800 teslas.
Nebylo to největší magnetické pole, jaké kdy lidé vytvořili. Některá super silná pole jsou produkována lasery, ale jsou tak malá a krátkodobá, že je obtížné je studovat nebo použít. Takeyama říká Letzerovi, že američtí a ruští vědci historicky provedli několik rozsáhlých venkovních testů s použitím výbušnin nabalených kolem magnetických cívek a produkce polí až do 2 800 teslas. Ale i ty jsou nedokonalé.
"Tyto experimenty nemohou provádět ve vnitřních laboratořích, takže obvykle provádějí všechno venku, jako je Sibiř na poli nebo někde na velmi širokém místě v Los Alamos [Nové Mexiko], " říká. "A snaží se provést vědecké měření, ale kvůli těmto podmínkám je velmi těžké provádět přesná měření."
Týmový nástroj však může být použit v kontrolovaném laboratorním prostředí a produkuje relativně velké pole, o něco méně než nanometr, které je dost velké na to, aby provedlo nějakou skutečnou vědu. Podle tiskové zprávy je cílem vytvořit řízené magnetické pole, které by mohli používat fyzici. Naděje je, že pole lze ovládat dostatečně dobře, aby bylo možné materiály umístit do malého pole, takže vědci mohou uvést elektrony do jejich „kvantového limitu“, ve kterém jsou částice ve svém základním stavu, což odhaluje vlastnosti, které vědci dosud mají objevit. V takovém případě je lepší větší.
"Obecně platí, že čím vyšší je pole, rozlišení měření je lepší a lepší, " říká Takeyama Moore na IEEE.
Druhou možnou aplikací - jakmile dostanou exploze ze systému - je použití ve fúzních reaktorech, což je typ zařízení produkujícího energii, ve kterém je plazma udržována stabilní pomocí silného magnetického pole jako vodíkových pojistek, což vytváří reakci podobnou slunce a produkující téměř neomezenou čistou energii. Podle zprávy vědci věří, že musí být schopni ovládat magnetické pole o hodnotě 1 000 tesla, aby vytvořili trvalou jadernou fúzi.
