マッドサイエンティストを描いた映画やアニメには、スイッチを入れたり2つの化学物質を混ぜたりすると、研究室が爆発して窓や扉から煙が吹き出す瞬間がありますよね。 現実には、少なくとも現代では、実験室の爆発は推奨されていません。 しかし、東京で最近行われた電磁気学の実験では、これまでで最も強い制御された磁場が発生し、研究室の防爆扉を吹き飛ばすほど強力だったと、IEEE SpectrumのSamuel K. Mooreは報告しています。 研究者たちは、磁場が700テスラに達することを期待していましたが、これは磁束密度や非公式に磁場の強さを測定するのに使われる単位です。 しかし、磁場は1,200テスラに達しました。 これは、最も強力なMRI装置（3テスラ）の約400倍の強さである。 その結果、爆発は装置が収められていた鉄製の食器棚を曲げ、金属製の扉を吹き飛ばした。
「約700Tに耐えられるように鉄の筐体を設計しました」と、『Review of Scientific Instruments』誌の研究の主執筆者である物理学者の竹山正二郎氏は、ムーア氏に語っています。 「これほど高いとは思っていませんでした。 次回はもっと強くします」
幸運なことに、研究者自身は爆風から保護された制御室に隠れていました。 LiveScienceのRafi Letzer氏は、科学者たちは数十年にわたり、より大きな制御磁場を追求してきたと説明しています。 竹山氏は過去20年間、1,000テスラレベルに挑戦し続け、この新しい装置でその目標を達成しました。
要するに、電磁石は、その中に銅の内巻きコイルがある、一連の管で構成されています。 大量の電気をコイルに流すと、内側のコイルはマッハ15、つまり1秒間に3マイル以上の速度でそれ自体の中に倒れ込みます。 コイルの中の磁場は、信じられないほど高いレベルに達するまで、どんどん圧縮される。 そして、一瞬のうちに全体が崩壊し、爆発が起こる。 もう少しエンジニアリングを進め、より強力なドアをつければ、この装置を1,800テスラまで押し上げることができると研究チームは考えています
これは、人類がこれまでに生み出した最大の磁場ではありません。 レーザーで発生する超強力な磁場もあるが、非常に小さく短命であるため、研究や利用が困難である。 竹山はレッツァーに、歴史的にアメリカとロシアの研究者が、磁気コイルの周りに高火薬を詰め込んだ大規模な屋外実験を行い、最大2,800テスラの磁場を発生させたことがある、と言う。 しかし、これも不完全なものです。
「屋内の実験室ではこれらの実験を行うことができないので、彼らは通常、シベリアの野原やロスアラモスの非常に広い場所のような屋外ですべてを行っています」と彼は言います。 「そして、科学的な測定を行おうとしていますが、このような条件のため、正確な測定を行うことは非常に困難です」
しかし、チームのツールは、制御されたラボ環境で使用でき、1 ナノメートルより少し小さい、比較的大きなフィールドを生成できます。 プレスリリースによると、目標は、物理学者が使用できるような制御された磁場を作り出すことだそうです。 この磁場が十分に制御されれば、その小さな磁場の中に物質を置くことができ、研究者は電子を「量子限界」まで持っていくことができるようになり、粒子がすべて基底状態になり、研究者がまだ発見していない特性が明らかになることを期待している。 その場合、大きいことは良いことです。
「一般に、磁場が高くなるほど、測定の分解能はますます良くなります」と、IEEEのムーア氏は語ります。
システムから爆発を取り除くと、他の応用として、核融合炉での使用も考えられます。 今回の発表によると、持続的な核融合を実現するためには、1,000テスラの磁場を制御できるようになることが必要だという。