Récord para el campo magnético estable más fuerte 'roto' • The Register

Los científicos chinos afirman haber batido el récord por producir el campo magnético constante más fuerte, uno que es al menos un millón de veces más poderoso que el del planeta Tierra, usando un sistema superconductor.

El imán híbrido se describió como hecho de un inserto resistivo dentro de bobinas de material superconductor. El campo magnético es más fuerte en el espacio circular o en el orificio del imán, con forma de agujero de dona, y mide 45,22 tesla (T), lo que lo hace un poco más fuerte que el imán híbrido de 45 T informado por el National High Magnetic de EE. UU. Laboratorio de Campo (MagLab) en 1999.

Los diseñadores del dispositivo, con sede en los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei, una institución de investigación de la Academia de Ciencias de China, dijeron que el progreso se debe a los materiales del imán.

"Para lograr un campo magnético más alto, innovamos la estructura del imán y desarrollamos nuevos materiales", dijo Guangli Kuang, profesor y director académico del Laboratorio de Campo Magnético Alto en la Instalación de Campo Magnético Alto Estable de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (SHMFF). ), dijo en un comunicado.

“También se optimizó el proceso de fabricación de los discos amargos”, agregó. Sí, discos amargos.

Los detalles del procedimiento experimental exacto y la configuración son escasos. Sin embargo, el laboratorio publicó este gráfico, registrando la fuerza del campo magnético de su imán que alcanza más de 45 T:

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El director de MagLab, Gregory Boebinger, dijo a The Register: "El anuncio de este logro histórico proviene de ingenieros y científicos talentosos en uno de los laboratorios magnéticos más grandes del mundo. Tenemos una gran confianza en el informe y esperamos una publicación científica completa que aborde los muchos detalles técnicos sobre el imán y la realización de 45.22T."

La creación de campos magnéticos fuertes y estables también implica generar suficiente energía eléctrica para excitar los imanes, explicó Boebinger. Tomamos nota de que SHMFF dijo que necesitaba 26,9 MW para su experimento sin precedentes.

"En 1999, MagLab pudo avanzar el récord mundial de 36T a 45T en gran parte debido al hecho de que la planta de energía de MagLab era mucho más grande que la que se había dedicado anteriormente a generar campos magnéticos potentes", continuó Boebinger.

"Antes de la marca de 45 T, los electroimanes líderes en el mundo habían utilizado aproximadamente 10 MW de potencia. El MagLab usa más de 30 MW para haber avanzado el récord a 45 T".

Continuó: "Desde 1999, una serie de laboratorios magnéticos en todo el mundo, incluido el laboratorio en Hefei, pero también dos laboratorios en Europa en Grenoble y Nijmegen, han construido la infraestructura más grande que hace posible lograr 45 T".

A modo de comparación, un fuerte imán de refrigerador tiene una intensidad de campo de aproximadamente 100 Gauss o 0,01 T, lo que hace que el imán híbrido sea más de 4500 veces más fuerte. El campo magnético de la Tierra es aún más débil a 0,00003 T.

Hay imanes técnicamente capaces de alcanzar intensidades de campo magnético aún mayores, aunque no son estables como el producido por el sistema híbrido de SHMFF. Los físicos de MagLab en Florida, por ejemplo, informaron que habían alcanzado la friolera de 100 T en 2012 usando un imán de múltiples disparos, pero el campo solo duró 15 milisegundos.

Una instantánea del imán híbrido de China... Crédito de la imagen: SHMFF. Click para agrandar

Producir y mantener campos magnéticos ultra altos es difícil. Los imanes superfuertes a menudo explotan en los experimentos porque los materiales a menudo no pueden resistir las fuerzas creadas. Los físicos evitaron destruir el imán de disparos múltiples al aplicarle corriente eléctrica periódicamente para producir un campo magnético poderoso.

También es complicado mantener estables las intensidades del campo magnético para los imanes híbridos; tienen que enfriarse usando helio líquido y una corriente constante de agua para producir campos magnéticos constantes. "El imán [de SHMFF] se compone de un imán exterior superconductor de 11,5 T dentro del cual se anida un imán resistivo de 33,5 T. Es este imán interior el que consume toda la energía eléctrica", nos dijo Boebinger, explicando también por qué se llama híbrido.

"Debido a que un imán híbrido aprovecha dos tecnologías de imán únicas, se necesita una infraestructura única para operar, que incluye: un sistema criogénico de helio líquido de 2800 litros para enfriar el imán superconductor a 1,8 Kelvin (o -271 grados Celsius, -456 grados Fahrenheit ) y más de 4000 galones de agua desionizada fluyendo a través del imán resistivo cada minuto para evitar que se derrita.

"Uno de los mayores desafíos resulta de concentrar 33 megavatios de energía eléctrica en un pequeño volumen, porque esto crea enormes fuerzas que buscan desgarrar el imán. Como tal, estos imanes deben construirse con materiales exóticos que son tan fuertes, a veces más fuerte que el acero".

Boffins cree que la generación de campos magnéticos cada vez más fuertes a partir de imanes híbridos mejorará nuestra comprensión científica de las propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales, lo que permitirá a los científicos hacer nuevos descubrimientos en física o incluso construir nuevos tipos de semiconductores.

The Register ha pedido más comentarios a los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei. ®

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