中国の科学者たちは、超伝導システムを使って地球の磁場の少なくとも100万倍の強さの、最強の定常磁場を生成する記録を破ったと主張している。
このハイブリッド磁石は、超伝導材料のコイル内に抵抗体をインサートした構造であると説明されている。磁場は、ドーナツの穴のような形状をした磁石の円形の隙間、つまりボア部分で最も強く、45.22テスラ（T）と測定された。これは、1999年に米国国立高磁場研究所（MagLab）が報告した45Tのハイブリッド磁石よりもわずかに強い。
中国科学院傘下の研究機関、合肥物理科学研究所に拠点を置くこの装置の設計者たちは、この進歩は磁石の素材によるものだと語った。
「より高い磁場を実現するために、磁石の構造を革新し、新しい材料を開発した」と、合肥物理科学研究所の定常高磁場施設（SHMFF）の高磁場研究室の教授兼学術ディレクターであるクアン・グアンリ氏は声明で述べた。
「ビターディスクの製造工程も最適化されました」と彼は付け加えた。そう、ビターディスクだ。
実験手順や実験装置の詳細は不明ですが、研究室は磁石の磁場強度が45テスラを超えたことを示すグラフを公開しています。
クリックして拡大
MagLab所長のグレゴリー・ボービンガー氏はThe Register紙に次のように語った。「この画期的な成果の発表は、世界有数の磁石研究所の才能あるエンジニアと科学者たちによるものです。私たちはこの報告書に大きな信頼を寄せており、この磁石と45.22Tの達成に関する多くの技術的詳細を網羅した完全な科学論文の発表を心待ちにしています。」
強力で安定した磁場を作り出すには、磁石を励起するのに十分な電力を生成することも必要だとボービンガー氏は説明した。SHMFFは、この記録破りの実験には26.9MWの電力が必要だったと述べている。
「1999年にマグラボが世界記録を36Tから45Tに伸ばすことができたのは、主にマグラボの発電所が、強力な磁場を生成するためにそれまで使われていたものよりはるかに大規模だったからだ」とボービンガー氏は続けた。
45テスラの記録を達成する以前、世界をリードする電磁石は約10MWの電力を使用していました。MagLabは30MW以上の電力を使用し、記録を45テスラにまで押し上げました。
同氏はさらにこう続けた。「1999年以来、合肥の研究所だけでなく、欧州のグルノーブルとナイメーヘンの2つの研究所を含む世界中の多くの磁石研究所が、45 Tの達成を可能にするより大規模なインフラを構築してきた。」
- 科学者らがスピンアイスの画期的な発見
- アストロボフィンは、顔を触らないコロナウイルス対策の機器を発明しようとして、鼻に磁石をくっつけてしまうが、失敗する
- アップルは、キットが近距離で埋め込み型医療機器に干渉する可能性があると警告
- ポケットの中のモンスターマグネット：ボフィンズの装置は45.5テスラのパワーを誇り、重さはわずか390g
比較すると、強力な冷蔵庫用磁石の磁場強度は約100ガウス（0.01テスラ）なので、ハイブリッド磁石の磁場強度は4,500倍以上になります。地球の磁場はさらに弱く、0.00003テスラです。
SHMFFのハイブリッドシステムのように安定的ではないものの、技術的にはさらに高い磁場強度を実現できる磁石も存在します。例えば、フロリダ州のMagLabの物理学者たちは、2012年にマルチショット磁石を用いて100テスラという驚異的な磁場強度を達成したと報告しましたが、その磁場はわずか15ミリ秒しか持続しませんでした。
中国のハイブリッド磁石の写真… 画像提供：SHMFF。クリックして拡大
超高磁場を生成し、維持することは困難です。超強力な磁石は、実験においてしばしば爆発を引き起こします。これは、材料が生成される力に耐えられないことが原因です。物理学者たちは、強力な磁場を生成するために、マルチショット磁石に定期的に電流を流すだけで破壊を回避しました。
ハイブリッド磁石の磁場強度を一定に保つのも難しい。安定した磁場を生成するには、液体ヘリウムと一定の水流を使って冷却する必要があるのだ。「（SHMFFの）磁石は、11.5テスラの超伝導外側磁石と、その中に33.5テスラの抵抗磁石が組み込まれています。この内側磁石がすべての電力を消費するのです」とボービンガー氏は語り、ハイブリッドと呼ばれる理由も説明してくれた。
「ハイブリッド磁石は 2 つの独自の磁石技術を活用しているため、動作にはかなり独自のインフラストラクチャが必要になります。これには、超伝導磁石を 1.8 ケルビン (摂氏 -271 度、華氏 -456 度) まで冷却するための 2,800 リットルの液体ヘリウム極低温システムや、抵抗磁石が溶解しないように毎分 4,000 ガロン以上の脱イオン水を抵抗磁石に流すことなどが含まれます。」
最大の課題の一つは、33メガワットの電力を小さな空間に集中させることです。これは磁石を破壊しようとする巨大な力を生み出すからです。そのため、これらの磁石は鋼鉄と同等、あるいはそれ以上の強度を持つ特殊な材料で作られなければなりません。
科学者たちは、ハイブリッド磁石からますます強力な磁場を発生させることで、物質の電気的・磁気的特性に関する科学的理解が進み、物理学における新たな発見や、さらには新しいタイプの半導体の製造が可能になると考えています。
レジスターは合肥物理科学研究所にさらなるコメントを求めました。®
