Čína buduje rekordní magnet – ale ne bez ceny

Čína buduje rekordní magnet – ale ne bez ceny

Čína je nyní domovem nejvýkonnějšího odporového magnetu na světě, který vytvořil magnetické pole více než 800 000krát silnější než pozemské.

22. září magnet udržoval konstantní magnetické pole 42,02 Tesla v zařízení Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) v Hefei Institutes of Physical Sciences Čínské akademie věd. Tento milník těsně překonává rekord 41,4 Tesla stanovený v roce 2017 odporovým magnetem v americké National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) v Tallahassee na Floridě. Odporové magnety se skládají z vinutých kovových drátů a používají se v magnetických systémech po celém světě.

Rekordman z Číny pokládá základ pro stavbu spolehlivých magnetů, které dokážou udržet stále silnější magnetická pole. To by výzkumníkům umožnilo získat překvapivé nové fyzikální poznatky, říká Joachim Wosnitza, fyzik z Dresden High Field Laboratory v Německu.

Odporový magnet, otevřený pro mezinárodní uživatele, je druhým hlavním příspěvkem Číny ke globálnímu tlaku na vytváření stále vyšších magnetických polí. V roce 2022 hybridní magnet SHMFF, který kombinuje odporový magnet se supravodivým, vytvořil pole 45,22 Tesla a je považován za nejvýkonnější fungující permanentní magnet na světě.

Výzkumný nástroj

Magnety s vysokým polem jsou užitečné nástroje pro odhalování skrytých vlastností pokročilých materiálů jako jsou např Supravodiče – Materiály, které vedou elektrický proud při velmi nízkých teplotách bez ztráty tepla. Vysoká pole také nabízejí příležitost objevit zcela nové fyzikální jevy, říká Marc-Henri Julien, fyzik pevných látek v Národní laboratoři pro intenzivní magnetická pole v Grenoblu ve Francii. „Můžete vytvářet nebo manipulovat s novými stavy hmoty,“ vysvětluje Julien.

Vysoká pole jsou také užitečná pro experimenty založené na velmi citlivých měřeních, protože zvyšují rozlišení a usnadňují detekci slabých jevů, říká Alexander Eaton, fyzik pevných látek z University of Cambridge ve Velké Británii. „Každá další Tesla je exponenciálně lepší než ta předchozí,“ dodává.

Guangli Kuang, fyzik, který se na SHMFF specializuje na vysoká magnetická pole, vysvětluje, že tým strávil roky upravováním magnetu, aby dosáhl nejnovějšího rekordu. „Nebylo snadné to uskutečnit,“ říká.

Spolehlivý, ale drahý

Odporové magnety jsou starší technologií, ale mohou udržovat magnetická pole po delší dobu než jejich novější hybridní a plně supravodivé protějšky, vysvětluje Wosnitza. Jejich magnetická pole lze také zvýšit mnohem rychleji, což z nich činí všestranné experimentální nástroje. "Můžete jen otočit přepínač a přejít z nulové Tesly na vysoká pole během několika minut," říká.

Velkou nevýhodou odporových magnetů je vysoká spotřeba energie, která je činí drahými, říká Eaton. Takže odporový magnet SHMFF odebral 32,3 megawattů elektřiny, aby vytvořil své rekordní pole. „Pro ospravedlnění tohoto zdroje musíte mít velmi dobrý vědecký důvod,“ vysvětluje Eaton.

Tato výzva vede závod ve vývoji hybridních a plně supravodivých magnetů, které mohou generovat vysoká pole s menší energií. V roce 2019 výzkumníci z NHMFL postavili miniaturizovaný supravodivý magnet, který je osvědčený. Pole 45,5 Tesla udržovány a v současné době vyvíjejí větší 40 Tesla supravodivý magnet pro experimenty. Tým SHMFF staví hybridní magnet s 55 Tesla. Přestože se očekává, že provoz těchto novějších magnetů bude levnější než jejich odporových předchůdců, přicházejí s vlastními problémy: Jsou dražší na výrobu a vyžadují komplikované chladicí systémy, vysvětluje inženýr Mark Bird, spoluvedoucí magnetické vědy a technologie v NHMFL. „Technologie se stále vyvíjí a náklady ještě nejsou jasné,“ říká Bird.