Η Κίνα έθεσε ένα νέο σημείο αναφοράς στην επιστήμη των ακραίων μαγνητών, αφού οι ερευνητές κατασκεύασαν τον ισχυρότερο υπεραγώγιμο μαγνήτη χρήστη που υπήρξε ποτέ.
Η δυναμική ενός νέου μαγνήτη
Την Τρίτη, η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ανακοίνωσε ότι ένας νέος μαγνήτης έφτασε σε κεντρικό μαγνητικό πεδίο 35,6 tesla σε μια εθνική εγκατάσταση πειραμάτων στο Πεκίνο, σηματοδοτώντας μια παγκόσμια πρωτιά για αυτήν την κατηγορία ερευνητικού εξοπλισμού και ανοίγοντας νέες δυνατότητες για την επιστήμη υψηλού πεδίου.
Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στο Synergetic Extreme Condition User Facility, μια σημαντική πλατφόρμα σχεδιασμένη να φιλοξενεί επιστήμονες από την Κίνα και το εξωτερικό. Το αποτέλεσμα τοποθετεί τη χώρα μεταξύ των ηγετών στην τεχνολογία υπεραγώγιμων υψηλών θερμοκρασιών και δίνει στους ερευνητές πρόσβαση σε μαγνητικά πεδία πολύ πέρα από αυτά που είναι διαθέσιμα σε συμβατικά εργαστήρια.
Ένας μαγνήτης ρεκόρ που κατασκευάστηκε για ανοιχτή έρευνα
Ο νέος μαγνήτης είναι ένα υπεραγώγιμο σύστημα χρήστη, που σημαίνει ότι βασίζεται εξ ολοκλήρου σε υπεραγώγιμα υλικά για τη δημιουργία έντονων μαγνητικών πεδίων με ελάχιστη απώλεια ενέργειας. Παρέχει μια χρησιμοποιήσιμη οπή 35 χιλιοστών, επιτρέποντας τη διεξαγωγή πειραμάτων απευθείας στο πεδίο.
Η μαγνητική ένταση που επιτυγχάνεται είναι περίπου 12 έως 24 φορές ισχυρότερη από αυτή ενός νοσοκομειακού μαγνητικού τομογράφου και πάνω από 700.000 φορές ισχυρότερη από το φυσικό μαγνητικό πεδίο της Γης. Αυτή η κλίμακα απόδοσης είναι απαραίτητη για τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται τα υλικά υπό ακραίες συνθήκες που δεν μπορούν να αναπαραχθούν διαφορετικά.
Σχεδιασμένος ως κοινό ερευνητικό εργαλείο, ο μαγνήτης έχει ήδη ανοιχτεί σε εγχώριους και διεθνείς χρήστες. Σύμφωνα με την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, προορίζεται να υποστηρίξει πρωτοποριακά πειράματα στην επιστήμη των υλικών, τις βιοεπιστήμες και άλλους τομείς όπου τα ισχυρά, σταθερά μαγνητικά περιβάλλοντα είναι κρίσιμα.
Μηχανική προσπάθεια σε όλα τα ινστιτούτα CAS
Η ανάπτυξη ήταν αποτέλεσμα στενής συνεργασίας μεταξύ πολλαπλών ερευνητικών φορέων στο πλαίσιο της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Το Ινστιτούτο Ηλεκτρολογίας ηγήθηκε του σχεδιασμού, της κατασκευής και της ενσωμάτωσης συστήματος του ίδιου του υπεραγώγιμου μαγνήτη. Ταυτόχρονα, το Ινστιτούτο Φυσικής επικεντρώθηκε στην αντιμετώπιση τεχνικών προκλήσεων στην παρακολούθηση της υγείας του συστήματος και στην ακριβή μέτρηση για υπεραγώγιμα εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας.
Οι προηγούμενες εκδόσεις του συστήματος έφτασαν σε χαμηλότερα επίπεδα το 2023. Έκτοτε, οι ερευνητές έχουν αναβαθμίσει τα υλικά, έχουν βελτιστοποιήσει τον δομικό σχεδιασμό και έχουν βελτιώσει τις διαδικασίες κατασκευής. Αυτές οι αλλαγές επέτρεψαν στην ομάδα να αυξήσει την απόδοση χωρίς να μειώσει το μέγεθος της οπής, μια βασική απαίτηση για πειράματα χρηστών.
Το επίτευγμα σηματοδοτεί ότι η Κίνα διαθέτει πλέον διεθνώς προηγμένες δυνατότητες στην εφαρμογή υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας σε επιστημονικά όργανα μεγάλης κλίμακας.
Σταθερότητα που επιτρέπει απαιτητικά πειράματα
Πέρα από την ακατέργαστη αντοχή, τη σταθερότητα και την αξιοπιστία, η αξία ενός πλήρως υπεραγώγιμου μαγνήτη χρήστη έγκειται στην ικανότητά του να παρέχει υψηλή απόδοση. Τέτοια συστήματα λειτουργούν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, όπου η ηλεκτρική αντίσταση πέφτει στο μηδέν. Αυτό τους επιτρέπει να διατηρούν ομοιόμορφα μαγνητικά πεδία για μεγάλα χρονικά διαστήματα, ενώ καταναλώνουν σχετικά λίγη ενέργεια.
«Για παράδειγμα, μπορεί να διατηρήσει σταθερά το μέγιστο μαγνητικό του πεδίο για περισσότερες από 200 ώρες και μπορεί να ενσωματωθεί καλά σε ακραίες πειραματικές συνθήκες όπως εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις», δήλωσε ο Luo Jianlin, ερευνητής από το Ινστιτούτο Φυσικής στο πλαίσιο του CAS, όπως αναφέρθηκε από τους Global Times.
«Αυτό επιτρέπει ένα ευρύ φάσμα πειραματικών μετρήσεων, συμπεριλαμβανομένου του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, της ειδικής θερμότητας και της μαγνητοσυστολής, καλύπτοντας σε μεγάλο βαθμό τις ανάγκες της ερευνητικής κοινότητας», είπε.
Μια εθνική εγκατάσταση με παγκόσμιο αντίκτυπο
Ο μαγνήτης εγκαθίσταται στην ολοκληρωμένη ερευνητική εγκατάσταση για ακραίες συνθήκες στην Επιστημονική Πόλη Huairou, στα περίχωρα του Πεκίνου. Η υποδομή πέρασε την εθνική αποδοχή τον Φεβρουάριο του 2025 και συνδυάζει εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ισχυρά μαγνητικά πεδία, εξαιρετικά υψηλή πίεση και εξαιρετικά γρήγορα οπτικά συστήματα σε μία τοποθεσία.
Λειτουργώντας παράλληλα με άλλες πλατφόρμες στην τοποθεσία, ο νέος μαγνήτης θα βοηθήσει τους επιστήμονες να διερευνήσουν τον μικροσκοπικό κόσμο της ύλης και να επιταχύνουν τις ανακαλύψεις που σχετίζονται με προηγμένα όργανα, ιατρικές τεχνολογίες, ενεργειακά συστήματα και μεταφορές.
«Τα ισχυρά μαγνητικά πεδία είναι ένα σημαντικό εργαλείο για τη μελέτη υλικών. Βοηθούν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τους υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας και τα κβαντικά υλικά, και επίσης παίζουν σημαντικό ρόλο στην ακριβή ανάλυση των βιομοριακών δομών και στην ανάπτυξη ιατρικών τεχνολογιών όπως η μαγνητικά στοχευμένη θεραπεία, συμβάλλοντας στη διάγνωση και θεραπεία ασθενειών», πρόσθεσε ο Luo.
www.worldenergynews.gr
