Kina u jednom području obara vlastite rekorde. Postala je vodeća zemlja u razvoju rezistivnih magneta pa je razvila magnet koji je oko magnetskog polja 800.000 puta jači od Zemljinog. Rezistivni magneti su magneti sa zračnom jezgrom, a sastoje se od navoja bakrene žice kroz koje protječe električna struja i stvara magnetsko polje potrebne homogenosti. Riječ je elektromagnetu sa zavojnicom na temperaturi okruženja, stoga ima neki električni otpor. Takvi se magneti naširoko koriste u magnetskim postrojenjima diljem svijeta.
Magnet u Postrojenju za stabilno magnetsko polje SHMFF na Institutima za fiziku Kineske akademije znanosti u Hefeiju održavao je 22. rujna postojano magnetsko polje od 42,02 tesle. Riječ je o prekretnici jer time za dlaku nadmašuje rekord od 41,4 tesle koji je 2017. godine postavio otporni magnet u američkom Nacionalnom laboratoriju visokog magnetskog polja, NHMFL, u Tallahasseeju na Floridi. To je važno jer se time postavljaju temelji za izgradnju pouzdanih magneta koji mogu izdržati sve jača magnetska polja, što bi istraživače moglo voditi i do otkrića neke nove fizike. Rekordni kineski magnet otvoren je za međunarodne korisnike te je drugi veliki doprinos te zemlje u globalnoj potrazi za stvaranjem sve jačih magnetskih polja. U 2022. hibridni magnet također napravljen na SHMFF-u, a koji kombinira otporni magnet sa supravodljivim, proizveo je polje od 45,22 tesle, što ga čini najsnažnijim radnim magnetom u stacionarnom stanju na svijetu.
Čemu služe takvi magneti? Pa, magneti visokog polja zgodni su alati za otkrivanje skrivenih svojstava naprednih materijala, kao što su supravodiči. Podsjetimo, to su materijali koji pod vrlo niskim temperaturama prenose električnu struju bez stvaranja otpadne topline. Visoka polja također nude priliku za uvid u potpuno nove fizičke fenomene. Njima se može manipulirati tvar koja pod njihovim utjecajem stječe nova stanja. Kako govore znanstvenici koji se pojavljuju u tekstovima o ovom kineskom dostignuću, ovaj pothvat nije bio lagan, bile su potrebne godine da se to postigne.
FOTOGALERIJA:
Otporni magneti starija su tehnologija, ali mogu izdržati visoka magnetska polja dulje nego njihovi noviji hibridni i potpuno supravodljivi dvojnici. Veliki je nedostatak otpornih magneta količina energije koju troše, što ih čini skupima. Na primjer, SHMFF-ov otporni magnet trebao je 32,3 megavata električne energije kako bi proizveo svoje rekordno polje. Taj izazov pokreće utrku u razvoju hibridnih i potpuno supravodljivih magneta koji mogu generirati visoka polja koristeći manje energije. Istraživači NHMFL-a su 2019. napravili minijaturni supravodljivi magnet s dokazom koncepta koji je nakratko održavao polje od 45,5 tesli, a trenutačno razvijaju veći supravodljivi magnet od 40 tesli koji se može koristiti za eksperimente. Znanstvenici u SHMFF-u grade hibridni magnet od 55 tesli. Iako se očekuje da će ovi noviji magneti za svoj rad trebati mnogo manje novca od svojih otporničkih parnjaka, i oni imaju mane, a to je da su skuplji za izradu i zahtijevaju komplicirane sustave hlađenja zbog jakog zagrijavanja uzrokovanog velikom potrebom za energijom. Jasno je da takvu potrošnju treba i opravdati. No razloga svakako ima. Posljednjih desetljeća dodijeljeno je više od deset Nobelovih nagrada za znanstvena otkrića koja se temelje na korištenju jakog magnetskog polja. Jedno od ključnih područja istraživanja bili su kvantni fazni prijelazi, koji pomažu objasniti ponašanje elektrona u ekstremnim uvjetima. Bolje razumijevanje ovog područja može dovesti do razvoja poboljšanih poluvodiča koji se koriste u svemu, od pametnih telefona do solarnih panela. Zbog svoje velike vrijednosti u raznim područjima kao što su fizika, kemija, znanost o materijalima i biološka znanost, stalno visoko magnetsko polje naziva se "kolijevkom" Nobelovih nagrada.
POVEZANI ČLANCI:
– Novo postignuće rezultat je gotovo četverogodišnjih napora istraživačkog tima, koji su uključivali inovacije magnetskih struktura i optimizaciju proizvodnih procesa, rekao je Kuang Guangli, znanstveni direktor CHMFL-a, Laboratorija za za visoka magnetska polja Kineske akademije znanosti pod čijim se okriljem nalazi Institut u Hefeiju kao i postrojenje u kojem je ostvaren rekord. Kineska agencija Xinhua prenosi Kuangove izjave o tome da bi ovo otkriće moglo zadovoljiti potrebe korisnika za brzim, reguliranim i stabilnim visokim magnetskim poljem, pružiti znanstvenicima moćne eksperimentalne uvjete i postaviti ključne tehnološke temelje za kinesku konstrukciju stabilnih magneta višeg polja.
Pet glavnih laboratorija za stabilno magnetsko polje nalazi se u Sjedinjenim Državama, Francuskoj, Nizozemskoj, Japanu i Kini. Kao jedan od glavnih kineskih centara znanstvene i tehnološke infrastrukture, postrojenje za stalno visoko magnetsko polje u Hefeiju, u istočnokineskoj provinciji Anhui, počelo je s radom 2017. godine. Magneti stalnog visokog magnetskog polja uključuju otporne magnete, supravodljive magnete i hibridne magnete. Prema stručnjacima, otporni magneti imaju prednost fleksibilne i brze kontrole, pružajući pouzdane i učinkovite eksperimentalne uvjete za znanstvena istraživanja. Kuang je usporedio otporne magnete i supravodljive magnete s pojedinačnim igračima u stolnom tenisu, a hibridne magnete s igračima mješovitih parova.
– Nakon pobjede na prvenstvu mješovitih parova 2022., naša momčad sada je osvojila i pojedinačno prvenstvo. - rekao je Kuang.
Kinesko postrojenje za stalno visoko magnetsko polje osiguralo je eksperimentalne uvjete za više od 197 domaćih i međunarodnih institucija, uključujući Sveučilište Tsinghua, Sveučilište u Pekingu, kinesko Sveučilište znanosti i tehnologije i Sveučilište Harvard. Ove institucije provele su vrhunska istraživanja u područjima fizike, kemije, materijala, inženjerstva, života i zdravlja. Zahvaljujući toj ustanovi, znanstvenici su već otkrili molekularne i neuralne mehanizme poboljšanog učenja i pamćenja izlaganjem sunčevoj svjetlosti, a radi se i na razvoju mogućih lijekova u ciljanoj terapiji raka te protiv nealkoholne bolesti masne jetre i dijabetesa. Kuang je rekao da se planira razvoj novih stabilnih magneta koji će podržati razvoj novih elektroničkih materijala, istraživanje mehanizama i primjene visokotemperaturne supravodljivosti, proučavanje patologije najtežih bolesti i s njima povezanih lijekova te proizvodnja poluvodičkih materijala visokih svojstava.
FOTOGALERIJA:
