Há um momento em qualquer filme ou desenho animado com um cientista louco quando eles apertam um interruptor ou misturam dois produtos químicos e boom, o laboratório deles explode e fumaça sai pelas janelas e portas. Na realidade, pelo menos na era moderna, as explosões de laboratório são desencorajadas. Mas uma experiência recente com eletromagnetismo em Tóquio produziu o campo magnético controlado mais forte já criado, relata Samuel K. Moore do IEEE Spectrum, poderoso o suficiente para abrir as portas de explosão do laboratório.
O big bang veio quando pesquisadores da Universidade de Tóquio bombearam 3,2 megajoules de eletricidade em uma bobina especialmente projetada para produzir um campo magnético maciço. Enquanto os pesquisadores esperavam que o campo chegasse a 700 teslas, a unidade usada para medir a densidade do fluxo magnético ou informalmente, a força do campo magnético. Em vez disso, o campo chegou a 1.200 teslas. Isso é cerca de 400 vezes mais forte que a máquina de ressonância magnética mais potente, que produz três teslas. A explosão resultante dobrou o armário de ferro em que o dispositivo foi encerrado e abriu as portas de metal.
“Eu projetei a caixa de ferro para resistir contra cerca de 700 T”, disse o físico Shojiro Takeyama, autor sênior do estudo na revista Review of Scientific Instruments, a Moore. “Eu não esperava que fosse tão alto. Da próxima vez, vou torná-lo mais forte”
Por sorte, os próprios pesquisadores foram escondidos em uma sala de controle, protegidos da explosão.
Então, o que Takeyama e seus colegas estavam fazendo ao soltar enormes barras magnéticas no meio de Tóquio? Rafi Letzer da LiveScience explica que os cientistas têm vindo a perseguir campos magnéticos controlados cada vez maiores há várias décadas. Takeyama tem tentado superar o nível de 1.000 tesla nos últimos 20 anos, alcançando o objetivo com este novo dispositivo.
Em essência, o eletroímã é uma série de tubos que consiste de uma bobina com uma bobina interna de cobre dentro dela. Quando grandes quantidades de eletricidade passam através das bobinas, a bobina interna colapsa em si mesma a uma taxa de Mach 15, que é superior a 3 milhas por segundo. O campo magnético na bobina comprime-se cada vez mais até atingir níveis incrivelmente altos. Então, em uma fração de segundo, a coisa toda colapsa, resultando na explosão. Com um pouco mais de engenharia e algumas portas mais fortes, a equipe acredita que poderia empurrar seu dispositivo para 1.800 teslas.
Este não foi o maior campo magnético já gerado por humanos. Alguns campos super-fortes são produzidos por lasers, mas são tão pequenos e de curta duração que são difíceis de estudar ou usar. Takeyama diz a Letzer que historicamente, pesquisadores americanos e russos têm feito alguns testes ao ar livre em larga escala usando altos explosivos embalados em bobinas magnéticas, produzindo campos de até 2.800 teslas. Mas estes também são imperfeitos.
“Eles não podem conduzir estes experimentos em laboratórios internos, então eles geralmente conduzem tudo ao ar livre, como a Sibéria em um campo ou em algum lugar muito amplo em Los Alamos”, diz ele. “E eles tentam fazer uma medição científica, mas por causa destas condições, é muito difícil fazer medições precisas”
A ferramenta da equipe, no entanto, pode ser usada em um ambiente de laboratório controlado e produz um campo relativamente grande, um pouco menor que um nanômetro, que é grande o suficiente para fazer alguma ciência real. De acordo com um comunicado de imprensa, o objetivo é produzir um campo magnético controlado que possa ser usado por físicos. A esperança é que o campo possa ser controlado o suficiente para que os materiais possam ser colocados dentro do minúsculo campo para que os pesquisadores possam levar os elétrons ao seu “limite quântico”, no qual as partículas estão todas em seu estado de solo, revelando propriedades que os pesquisadores ainda não descobriram. Nesse caso, maior é melhor.
“Em geral, quanto maior o campo, melhor é a resolução de medida”, diz Takeyama a Moore no IEEE.
A outra aplicação possível – desde que se trabalhe as explosões do sistema – é o uso em reatores de fusão, um tipo de dispositivo produtor de energia em que o plasma é mantido estável usando um forte campo magnético como seus fusíveis de hidrogênio, criando uma reação semelhante à do sol e produzindo energia limpa quase ilimitada. De acordo com a liberação, os pesquisadores acreditam que eles precisam ser capazes de controlar um campo magnético de 1.000 tesla para produzir uma fusão nuclear sustentada.