Spektakularne porównanie z ziemskim polem magnetycznym
Aby zrozumieć skalę tego osiągnięcia, warto odnieść je do znanych urządzeń. Siła pola nowego magnesu jest od 12 do 24 razy większa niż w typowym aparacie do rezonansu magnetycznego, którego używają szpitale. Gdy porównamy ją z naturalnym polem magnetycznym Ziemi, różnica sięga ponad 700 tysięcy razy. To pokazuje, w jak ekstremalnych warunkach mogą teraz pracować naukowcy.
Czytaj też: To brzmi jak science fiction, ale wydarzyło się naprawdę. Chiński robot dostał internet z kosmosu
Kluczową zaletą systemu jest to, że do generowania pola używa wyłącznie materiałów nadprzewodzących. Dzięki temu straty energii są minimalne, a urządzenie może pracować stabilnie przez długi czas przy relatywnie niskim poborze mocy. Konstrukcja pozwala na nieprzerwane utrzymywanie maksymalnej wartości pola przez ponad 200 godzin, co jest niezbędne w skomplikowanych badaniach. Co ciekawe, naukowcy mają do dyspozycji otwór roboczy o średnicy 35 mm i to w tej precyzyjnie zaprojektowanej przestrzeni umieszczają próbki do analiz.
Droga do rekordu 35,6 tesli
Prace nad magnesem trwały od dłuższego czasu. W 2023 roku poprzednia wersja systemu osiągnęła 30 tesli. Od tego momentu zespół skupił się na udoskonaleniach w trzech głównych obszarach: zaawansowanych materiałach nadprzewodzących, optymalizacji konstrukcji i usprawnieniu procesów produkcyjnych. Nie było to proste zadanie, ponieważ zwiększanie mocy pola nie mogło się odbyć kosztem zmniejszenia przestrzeni użytkowej. Projekt wymagał ścisłej współpracy między instytutami. Zadaniem Instytutu Inżynierii Elektrycznej było zaprojektowanie, wytworzenie i zintegrowanie całego systemu, podczas gdy Instytut Fizyki zajmował się rozwiązywaniem problemów technicznych związanych z monitoringiem i precyzyjnymi pomiarami. Efektem jest urządzenie, które łączy rekordową moc z praktyczną użytecznością.
Może stabilnie utrzymywać swoje maksymalne pole magnetyczne przez ponad 200 godzin i może być dobrze zintegrowany z ekstremalnymi warunkami eksperymentalnymi, takimi jak ultraniskie temperatury i wysokie ciśnienia – tłumaczy Luo Jianlin, badacz z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk
Zastosowania od badań materiałów po medycynę i energetykę termojądrową
Nowe możliwości badawcze są naprawdę rozległe. W nauce o materiałach pozwolą na obserwację zachowania nadprzewodników wysokotemperaturowych i materiałów kwantowych w warunkach wcześniej nieosiągalnych. W biologii i medycynie ekstremalnie silne pola magnetyczne umożliwią dokładniejszą niż kiedykolwiek analizę struktury biomolekuł. To może przyspieszyć rozwój precyzyjnych metod dostarczania leków. Urządzenie znajdzie też zastosowanie w pomiarach fizycznych, jak jądrowy rezonans magnetyczny. Nie bez znaczenia jest również wsparcie dla badań nad kontrolowaną syntezą termojądrową, gdzie utrzymanie plazmy wymaga niezwykle silnych i stabilnych pól magnetycznych.
Czytaj też: Ten problem pogrążył specjalistów USA i ZSRR. Teraz Chiny zdradziły, jak go obejść
Urządzenie nie działa w odosobnieniu. Zostało zainstalowane w kompleksie Synergetic Extreme Condition User Facility w pekińskiej dzielnicy Huairou, który łączy ultraniskie temperatury, wysokie ciśnienia i ultraszybkie systemy optyczne. Cała platforma została oddana do użytku na początku ubiegłego roku i jest otwarta dla naukowców z całego świata. Układ pracuje w kriogenicznych temperaturach, gdzie materiały nadprzewodzące tracą opór elektryczny. Dzięki temu możliwe jest generowanie jednolitego, potężnego pola przez wiele dni bez astronomicznych kosztów energii. Chińscy badacze nie spoczywają na laurach i zapowiadają prace nad jeszcze silniejszymi magnesami.