Ученые из Национальной лаборатории сильных магнитных полей (National High Magnetic Field Laboratory, MagLab) университета Флориды установили новый рекорд по силе постоянного магнитного поля, генерируемого новым электромагнитом со сверхпроводящими обмотками. В этой же лаборатории находится и предыдущий обладатель данного рекорда, электромагнит, вырабатывающий поле, силой в 45 Тесла, а новый электромагнит вырабатывает поле, силой 45.5 Тесла. Это не походит на огромный прорыв, тем не менее, данное достижение открывает дорогу к созданию еще более мощных магнитов, основанных на использовании явления сверхпроводимости.
Отметим, что ученые уже давно создают сильные магнитные поля при помощи катушек индуктивности, называемых соленоидами. Когда электрический ток проходит через обмотки катушки, он создает магнитное поле. Увеличение силы текущего через обмотки тока приводит к увеличению вырабатываемого магнитного поля.
Электромагнит, вырабатывающий поле в 45 Тесла, был самым сильным электромагнитом постоянного тока на протяжении почти двух десятилетий. Это устройство было ключевым, вокруг которого была сосредоточена вся деятельность специалистов MagLab, но в этой лаборатории также находится и другой магнит с обмотками “имеющими электрическое сопротивление”, грубо говоря, медная катушка, вырабатывающая магнитное поле, силой 33.6 Тесла. Обмотки этого магнита пропускают мощность в 31 МВт, и для того, чтобы отвести от них выделяющееся тепло, требуется прокачка тысяч литров предварительно охлажденной воды.
Созданный в лаборатории MagLab новый электромагнит получил название “Little Big Coil 3”, его размер в собранном состоянии не превышает размера пивного бокала. Его сверхпроводящие обмотки изготовлены не из традиционного сплава олова и ниобия, вместо этого использован новый материал REBCO (rare-earth-barium-copper-oxide), который переходит в сверхпроводящее состояние при более высокой температуре. Толщина ленты этого материала не превышает толщину человеческого волоса, что позволяет произвести очень плотную ее намотку. Помимо этого, ученые заменили изоляционный материал на новый материал, который не влияет на сверхпроводимость обмоток и не искажает вырабатываемое магнитное поле. Весь этот комплекс мер позволил увеличить показатель плотности тока в обмотках и получить рекордную силу вырабатываемого ими поля.
Отметим, что столь сильные магнитные поля используются в фундаментальных научных исследованиях, таких, как изучение свойств новых материалов. Реальное же значение данного достижения заключается совсем не в практическом использовании нового магнита, использованные при его создании новые материалы и технологии можно будет использовать для создания новых надежных и мощных установок, которые позволят проводить ранее невозможные эксперименты и исследования.
