Υπάρχει μια στιγμή σε οποιαδήποτε ταινία ή κινούμενα σχέδια που χαρακτηρίζει έναν τρελό επιστήμονα όταν αναστρέφουν ένα διακόπτη ή αναμιγνύουν δύο χημικές ουσίες και την έκρηξη, το εργαστήριό τους εκρήγνυται και ο καπνός εξέρχεται από τα παράθυρα και τις πόρτες. Στην πραγματικότητα, τουλάχιστον στη σύγχρονη εποχή, οι εργαστηριακές εκρήξεις αποθαρρύνονται. Αλλά ένα πρόσφατο πείραμα με ηλεκτρομαγνητισμό στο Τόκιο παρήγαγε το ισχυρότερο ελεγχόμενο μαγνητικό πεδίο που δημιουργήθηκε ποτέ, αναφέρει ο Samuel K. Moore στο IEEE Spectrum, αρκετά ισχυρό για να ανοίξει τις πόρτες του εργαστηρίου.
Η μεγάλη έκρηξη ήρθε όταν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τόκιο αντλούσαν 3, 2 megajoules ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ειδικά σχεδιασμένο πηνίο για να παράγουν ένα μαζικό μαγνητικό πεδίο. Ενώ οι ερευνητές ελπίζουν ότι το πεδίο θα φθάσει 700 teslas, η μονάδα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πυκνότητας μαγνητικής ροής ή ανεπίσημα, της ισχύος του μαγνητικού πεδίου. Αντ 'αυτού, το πεδίο έφθασε σε 1.200 teslas. Αυτό είναι περίπου 400 φορές ισχυρότερο από την πιο ισχυρή μηχανή MRI, η οποία παράγει τρεις teslas. Η προκύπτουσα έκρηξη λυγίσει το σιδερένιο ντουλάπι, η συσκευή περιβλήθηκε και άνοιξε τις μεταλλικές πόρτες.
"Σχεδίασα το περίβλημα σιδήρου για να υπομείνω ενάντια σε περίπου 700 T", λέει ο Moore ο φυσικός Shojiro Takeyama, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης στο περιοδικό Review of Scientific Instruments. "Δεν περίμενα να είναι τόσο ψηλό. Την επόμενη φορά, θα το καταστήσω ισχυρότερο. "
Ευτυχώς, οι ίδιοι οι ερευνητές ήταν τοποθετημένοι σε μια αίθουσα ελέγχου, προστατευμένη από την έκρηξη.
Ποιες ήταν λοιπόν οι Takeyama και οι συνεργάτες του που άφησαν μαζικούς μαγνητικούς βραχίονες στη μέση του Τόκιο; Ο Rafi Letzer στο LiveScience εξηγεί ότι οι επιστήμονες έχουν επιδιώξει όλο και μεγαλύτερα ελεγχόμενα μαγνητικά πεδία για αρκετές δεκαετίες. Η Takeyama προσπαθεί να κερδίσει το επίπεδο των 1.000-tesla τα τελευταία 20 χρόνια, φτάνοντας στο στόχο με αυτή τη νέα συσκευή.
Στην ουσία, ο ηλεκτρομαγνήτης είναι μια σειρά από σωλήνες που αποτελούνται από ένα πηνίο με εσωτερικό πηνίο χαλκού μέσα σε αυτό. Όταν περνούν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικού ρεύματος διαμέσου των πηνίων, το εσωτερικό πηνίο αναδιπλώνεται με ρυθμό Mach 15, που είναι πάνω από 3 μίλια ανά δευτερόλεπτο. Το μαγνητικό πεδίο στο πηνίο συμπιέζεται αυστηρότερα και πιο σφιχτά μέχρι να φτάσει σε απίστευτα υψηλά επίπεδα. Στη συνέχεια, σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, το όλο θέμα καταρρέει, με αποτέλεσμα την έκρηξη. Με λίγο περισσότερη μηχανική και μερικές ισχυρότερες πόρτες, η ομάδα πιστεύει ότι θα μπορούσαν να ωθήσουν τη συσκευή τους σε 1.800 teslas.
Αυτό δεν ήταν το μεγαλύτερο μαγνητικό πεδίο που δημιουργούσε ποτέ ο άνθρωπος. Ορισμένα υπερ-ισχυρά πεδία παράγονται από λέιζερ, αλλά είναι τόσο μικρά και βραχύβια, είναι δύσκολο να μελετηθούν ή να χρησιμοποιηθούν. Ο Takeyama λέει στον Letzer ότι ιστορικά Αμερικανοί και Ρώσοι ερευνητές έχουν πραγματοποιήσει κάποιες υπαίθριες δοκιμές μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιώντας υψηλής εκρηκτικές ύλες που συσκευάζονται γύρω από μαγνητικά πηνία, παράγοντας πεδία μέχρι 2.800 teslas. Αλλά και αυτές είναι ατελείς.
"Δεν μπορούν να διεξάγουν αυτά τα πειράματα σε εργαστήρια εσωτερικού χώρου, επομένως συνήθως διεξάγουν τα πάντα στο ύπαιθρο, όπως η Σιβηρία σε ένα πεδίο ή κάπου σε πολύ ευρύ μέρος στο Los Alamos [Νέο Μεξικό]", λέει. "Και προσπαθούν να κάνουν μια επιστημονική μέτρηση, αλλά λόγω αυτών των συνθηκών, είναι πολύ δύσκολο να κάνουν ακριβείς μετρήσεις."
Το εργαλείο της ομάδας, ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον και παράγει ένα σχετικά μεγάλο πεδίο, λίγο μικρότερο από ένα νανόμετρο, το οποίο είναι αρκετά μεγάλο για να κάνει κάποια πραγματική επιστήμη. Σύμφωνα με ένα δελτίο Τύπου, ο στόχος είναι να παραχθεί ένα ελεγχόμενο μαγνητικό πεδίο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από τους φυσικούς. Η ελπίδα είναι ότι ο τομέας μπορεί να ελεγχθεί αρκετά καλά ώστε τα υλικά να μπορούν να τοποθετηθούν μέσα στο μικροσκοπικό πεδίο, έτσι ώστε οι ερευνητές μπορούν να φέρουν τα ηλεκτρόνια στο «κβαντικό τους όριο», όπου τα σωματίδια βρίσκονται στην αρχική τους κατάσταση, αποκαλύπτοντας ιδιότητες που οι ερευνητές έχουν ακόμα να ανακαλύψουν. Στην περίπτωση αυτή, η μεγαλύτερη είναι καλύτερη.
"Σε γενικές γραμμές, όσο υψηλότερο είναι το πεδίο, η ανάλυση της μέτρησης γίνεται καλύτερη και καλύτερη", λέει ο Takeyama στο Moore στο IEEE.
Η άλλη πιθανή εφαρμογή - μόλις λάβουν τις εκρήξεις που εκπονήθηκαν από το σύστημα - είναι η χρήση σε αντιδραστήρες σύντηξης, ένας τύπος συσκευής παραγωγής ενέργειας στην οποία το πλάσμα διατηρείται σταθερό χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο σαν τις ασφάλειες του υδρογόνου, δημιουργώντας μια αντίδραση παρόμοια με ότι του ήλιου και παράγουν σχεδόν απεριόριστη καθαρή ενέργεια. Σύμφωνα με την απελευθέρωση, οι ερευνητές πιστεύουν ότι πρέπει να είναι σε θέση να ελέγξουν ένα μαγνητικό πεδίο 1, 000-tesla για την παραγωγή σταθερής πυρηνικής σύντηξης.
