چین رکورد جدیدی در تولید آهنربای قدرتمند به ثبت رساند

دانشمندان چینی موفق به ساخت قوی‌ترین آهنربای مقاومتی جهان شده‌اند که میدان مغناطیسی پایدار ۴۲.۰۲ تسلا تولید می‌کند. این میدان مغناطیسی بیش از ۸۰۰ هزار برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است.

به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، آهنربای مقاومتی، که از سیم‌های فلزی پیچیده شده ساخته شده است، معمولاً در تأسیسات تحقیقاتی آهنربا در سراسر جهان استفاده می‌شود. این دستاورد به‌عنوان یک پیشرفت مهم دیگر برای CHMFL (آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالا، آکادمی علوم چین) پس از موفقیت آن در سال ۲۰۲۲ با قوی‌ترین آهنربای هیبریدی ۴۵.۲۲ تسلا در جهان، دیده می‌شود.

طبق گفته این موسسه، پس از تقریباً چهار سال تلاش بی‌وقفه، دانشمندان و مهندسان ساختار آهنربا را اصلاح کردند، فرآیند تولید آن را بهینه کردند و با منبع تغذیه ۳۲.۳ مگاوات، میدان مغناطیسی پایدار ۴۲.۰۲ تسلا را به دست آوردند و رکورد ۴۱.۴ تسلا را که توسط آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالای ملی ایالات متحده در سال ۲۰۱۷ ثبت شده بود، شکستند.

طبق گفته Joachim Wosnitza، فیزیکدان آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالای درسدن در آلمان، آهنربای رکوردشکن چین صحنه را برای توسعه آهنرباهای قابل اعتماد قادر به حفظ میدان‌های مغناطیسی و حتی قوی‌تر فراهم می‌کند. این پیشرفت‌ها می‌توانند راه را برای محققان هموار کنند تا فیزیک جدید غیرمنتظره را کشف کنند.

آهنرباهای میدان بالا ابزارهای ضروری برای بررسی خواص پنهان مواد پیشرفته مانند ابررساناها هستند که می‌توانند جریان الکتریکی را بدون تولید گرمای زائد در دمای بسیار پایین حمل کنند. این میدان‌های مغناطیسی قدرتمند همچنین فرصت‌هایی را برای مشاهده پدیده‌های فیزیکی کاملاً جدید و دستکاری حالت‌های ماده ارائه می‌دهند و بینش‌های ارزشمندی در مورد فیزیک ماده چگال ارائه می‌دهند.

طبق گفته Alexander Eaton، فیزیکدان ماده چگال در دانشگاه کمبریج، میدان‌های مغناطیسی بالا برای آزمایش‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری‌های بسیار حساس دارند، به‌ویژه مفید هستند، زیرا وضوح را افزایش می‌دهند و تشخیص پدیده‌های ظریف را آسان‌تر می‌کنند. هر تسلا اضافی دقت این اندازه‌گیری‌ها را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد و بینش‌های واضح‌تری را در مورد اثرات فیزیکی مبهم امکان‌پذیر می‌کند.

Guangli Kuang، متخصص میدان مغناطیسی بالا در SHMFF (تأسیسات میدان مغناطیسی بالای پایدار آکادمی علوم چین)، توضیح داد که این تیم سال‌ها را صرف اصلاح آهنربا برای رسیدن به این رکورد جدید کرده است و خاطرنشان کرد که این دستاورد آسان نبوده است.

مطالعه جدید مزایای آهنرباهای مقاومتی را برجسته می‌کند

آهنرباهای مقاومتی، اگرچه فناوری قدیمی هستند، می‌توانند میدان‌های مغناطیسی بالا را برای مدت طولانی‌تر نسبت به آهنرباهای هیبریدی یا کاملاً ابررسانای جدیدتر حفظ کنند. آن‌ها همچنین مزیت افزایش سریع میدان‌های مغناطیسی خود را دارند که آن‌ها را برای آزمایش‌ها بسیار متنوع می‌کند. با این حال، نقطه ضعف اصلی آن‌ها مصرف برق قابل توجه است که کارکرد آن‌ها را گران می‌کند. به عنوان مثال، آهنربای مقاومتی SHMFF برای دستیابی به میدان رکوردشکن خود به ۳۲.۳ مگاوات برق نیاز داشت که توجیه علمی قوی برای چنین استفاده از منابع را ضروری می‌کند.

چالش مصرف بالای برق، توسعه آهنرباهای هیبریدی و کاملاً ابررسانا را که می‌توانند میدان‌های مغناطیسی بالا را با انرژی کمتر تولید کنند، الزامی می‌کند. در سال ۲۰۱۹، محققان NHMFL آهنربای ابررسانای کوچکی را ساختند که به‌طور خلاصه میدان ۴۵.۵ تسلا را به دست آورد و اکنون روی یک آهنربای ابررسانای بزرگ‌تر ۴۰ تسلا برای آزمایش‌ها کار می‌کنند. در همین حال، تیم SHMFF در حال ساخت یک آهنربای هیبریدی ۵۵ تسلا است. انتظار می‌رود که این آهنرباهای جدیدتر نسبت به آهنرباهای مقاومتی ارزان‌تر باشند، اما آن‌ها نیز چالش‌های خاص خود را دارند، مانند هزینه‌های ساخت بالاتر و سیستم‌های خنک‌کننده پیچیده.