Čína překonala světový rekord vytvořením nejsilnějšího rezistivního magnetu, který produkuje magnetické pole o síle 42,02 tesla – což je více než 800 000krát silnější než magnetické pole Země. Nový rekord překonal předchozí hodnotu 41,4 tesla dosaženou americkou Národní laboratoří vysokých magnetických polí (NHMFL) ve floridském Tallahassee v roce 2017.
Rezistivní magnet je umístěn v Hefejském institutu fyziky Čínské akademie věd (CHMFL) a rekordního magnetického pole dosáhl 22. září 2024. A k čemu je takový magnet dobrý? Jde o důležitý vědecký nástroj, který vědcům umožňuje manipulovat s vlastnostmi hmoty, zkoumat nové fyzikální jevy a lépe porozumět základním přírodním zákonům.
Magnet pře rekordu vyžadoval napájení o výkonu 32,3 megawattu elektrické energie. Foto: Se souhlasem CHMFL
Běžně se používají tři typy stacionárních magnetů – rezistivní, supravodivé a hybridní – které mají specifické vlastnosti a využití. Rezistivní magnety, vyrobené z kovových cívek, jsou starší technologií schopnou vytvářet silná magnetická pole po delší dobu a umožňují flexibilnější provoz, ale vyžadují velkou spotřebu energie a produkují značné množství tepla. Supravodivé magnety využívají materiály, které při nízkých teplotách vedou elektrický proud s minimální tvorbou tepla, avšak potřebují složité chladicí systémy a nejsou tak stabilní jako rezistivní magnety. Hybridní magnety kombinují výhody obou přístupů a dokážou vytvářet ještě silnější magnetická pole, ale jejich složitá konstrukce zvyšuje náklady na výrobu a provoz.
Podle Kuanga Guangliho, akademického ředitele CHMFL, mohou být rozdíly mezi těmito typy magnetů přirovnány ke stolnímu tenisu – zatímco rezistivní a supravodivé magnety jsou mistři ve „dvouhrách,“ hybridní magnety představují „smíšené čtyřhry,“ kombinující vlastnosti obou.
Cesta k dosažení rekordu
Dosažení rekordu si vyžádalo téměř čtyři roky usilovné práce vědců a inženýrů. Vývoj magnetu zahrnoval zdokonalení jeho konstrukce, optimalizaci výrobního procesu a úpravy chladicích a napájecích systémů. Magnet vyžadoval napájení o výkonu 32,3 megawattu elektrické energie.
Velká spotřeba energie je jednou z hlavních nevýhod rezistivních magnetů, což zvyšuje náklady na jejich provoz. To vedlo k úvahám o vývoji hybridních a plně supravodivých magnetů, které by mohly dosáhnout podobně vysokých magnetických polí s nižší spotřebou energie. V roce 2019 například američtí vědci krátkodobě dosáhli magnetického pole o síle 45,5 tesla pomocí malého supravodivého magnetu.
Silná magnetická pole představují klíčový nástroj pro zkoumání vlastností pokročilých materiálů, jako jsou supravodiče, které při nízkých teplotách přenášejí elektrický proud bez odporu a tvorby odpadního tepla. Tyto materiály mají potenciál výrazně zrychlit a zefektivnit elektroniku budoucnosti.
Každé zvýšení výkonu znamená zlepšení citlivosti a přesnosti měření při experimentech, což umožňuje detailnější zkoumání skrytých fyzikálních jevů. Silná magnetická pole poskytují vědcům možnost manipulovat se stavem hmoty a pozorovat nové fenomény, které mohou přinést revoluční objevy v oblasti hmoty a materiálových věd.
Podle Alexandra Eatona, fyzika z Univerzity v Cambridge, jsou magnetická pole obzvláště užitečná pro experimenty vyžadující vysoce citlivá měření, protože zvyšují rozlišení a umožňují detekci jemných jevů.
K čemu je to dobré? Magnetické pole má potenciální využití v medicíně a technologiích
Magnetické pole o takové síle může být využito nejen v základním výzkumu fyziky, ale i v aplikované vědě a medicíně. Technologie jako nukleární magnetická rezonance (NMR) využívají silného magnetického pole.
Další potenciální oblastí využití je elektrometalurgie, kde silné magnetické pole umožňuje nové způsoby manipulace s kovovými materiály, nebo chemická syntéza. Vědci také plánují použít magnet ke zkoumání vysokoteplotních supravodičů a vývoji nových elektrotechnických materiálů.
Překonání světového rekordu s rezistivním magnetem znamená další významný krok pro čínský výzkum a jeho postavení ve světové vědecké komunitě. Čína pokračuje v budování svých vědeckých kapacit, jak ukázalo úspěšné spuštění hybridního magnetu o síle 45,22 tesla v roce 2022. Není však ani tak důležité, o kolik je magnetické pole silnější než magnetické pole země, které je ve srovnání se zmíněnými magnety nesrovnatelně slabší.
Zdroje: IE
