V každém filmu nebo komiksu, kde vystupuje šílený vědec, se najde moment, kdy přepne vypínač nebo smíchá dvě chemikálie a bum, jeho laboratoř exploduje a z oken a dveří se vyvalí kouř. Ve skutečnosti, alespoň v moderní době, se výbuchy v laboratořích nedoporučují. Ale nedávný experiment s elektromagnetismem v Tokiu vytvořil nejsilnější řízené magnetické pole, jaké kdy bylo vytvořeno, uvádí Samuel K. Moore na serveru IEEE Spectrum, dostatečně silné na to, aby rozmetalo dveře laboratoře.
Velký výbuch nastal, když vědci z Tokijské univerzity napumpovali 3,2 megajoulu elektřiny do speciálně navržené cívky, aby vytvořili masivní magnetické pole. Zatímco vědci doufali, že pole dosáhne 700 tesel, což je jednotka používaná k měření hustoty magnetického toku nebo neformálně síly magnetického pole. Místo toho dosáhlo pole hodnoty 1 200 tesla. To je asi 400krát silnější než nejvýkonnější přístroj magnetické rezonance, který produkuje tři tesly. Následná exploze ohnula železnou skříň, v níž byl přístroj uzavřen, a rozrazila kovové dveře.
„Navrhl jsem železnou skříň tak, aby vydržela proti přibližně 700 T,“ říká fyzik Shojiro Takeyama, hlavní autor studie v časopise Review of Scientific Instruments, Moore. „Nečekal jsem, že to bude tak vysoká hodnota. Příště ho udělám silnější.“
Naštěstí byli sami výzkumníci schovaní v kontrolní místnosti, chráněni před výbuchem.
Co tedy dělali Takeyama a jeho kolegové, když uprostřed Tokia vypouštěli mohutné magnetické rázy? Rafi Letzer na serveru LiveScience vysvětluje, že vědci se již několik desetiletí zabývají stále většími kontrolovanými magnetickými poli. Takeyama se posledních 20 let snažil překonat hranici 1 000 tesla a tohoto cíle dosáhl s tímto novým zařízením.
Elektromagnet je v podstatě řada trubic, které se skládají z cívky, v níž je měděná vnitřní cívka. Když cívkami prochází obrovské množství elektřiny, vnitřní cívka se zhroutí sama do sebe rychlostí Mach 15, což je více než 3 míle za sekundu. Magnetické pole v cívce se stlačuje stále těsněji, až dosáhne neuvěřitelně vysokých hodnot. Pak se ve zlomku sekundy celé zhroutí a dojde k výbuchu. Tým se domnívá, že s trochou dalšího inženýrství a silnějšími dveřmi by mohl své zařízení posunout až na 1 800 tesla.
Nebylo to největší magnetické pole, které kdy člověk vytvořil. Některá supersilná pole vytvářejí lasery, ale jsou tak malá a krátkodobá, že je obtížné je studovat nebo používat. Takeyama říká Letzerovi, že v minulosti američtí a ruští vědci provedli několik rozsáhlých venkovních testů s použitím silných výbušnin zabalených kolem magnetických cívek, které vytvářely pole až 2 800 tesla. Ale i ty jsou nedokonalé.
„Nemohou tyto experimenty provádět ve vnitřních laboratořích, takže obvykle vše provádějí venku, třeba na Sibiři v poli nebo někde na velmi širokém místě v Los Alamos ,“ říká. „A snaží se provádět vědecká měření, ale kvůli těmto podmínkám je velmi těžké provádět přesná měření.“
Přístroj týmu však může být použit v kontrolovaném laboratorním prostředí a vytváří poměrně velké pole, o něco méně než nanometr, což je dostatečně velké na to, aby bylo možné provádět skutečnou vědu. Podle tiskové zprávy je cílem vytvořit kontrolované magnetické pole, které by mohli využívat fyzici. Doufá se, že se pole podaří ovládat natolik dobře, že bude možné do malého pole umístit materiály, aby vědci mohli přivést elektrony na jejich „kvantovou mez“, kdy jsou všechny částice v základním stavu, a odhalit tak vlastnosti, které vědci teprve objeví. V tomto případě platí, že větší je lepší.
„Obecně platí, že čím vyšší je pole, tím je rozlišení měření lepší a lepší,“ říká Takeyama Mooreovi na konferenci IEEE.
Druhou možnou aplikací – jakmile se podaří zapracovat na explozích v systému – je využití ve fúzních reaktorech, což je typ zařízení na výrobu energie, v němž je plazma udržována stabilní pomocí silného magnetického pole, zatímco se v ní taví vodík, čímž vzniká reakce podobná té sluneční a produkuje téměř neomezenou čistou energii. Podle sdělení se vědci domnívají, že k vytvoření trvalé jaderné fúze musí být schopni ovládat magnetické pole o síle 1 000 tesla.