Există un moment în orice film sau desen animat în care apare un om de știință nebun, când apăsă un întrerupător sau amestecă două substanțe chimice și bum, laboratorul lor explodează, iar fumul iese pe ferestre și pe uși. În realitate, cel puțin în epoca modernă, exploziile de laborator sunt descurajate. Dar un experiment recent cu electromagnetismul din Tokyo a produs cel mai puternic câmp magnetic controlat creat vreodată, relatează Samuel K. Moore la IEEE Spectrum, suficient de puternic pentru a deschide ușile de explozie ale laboratorului.
Big bang-ul a avut loc atunci când cercetătorii de la Universitatea din Tokyo au pompat 3,2 megajouli de electricitate într-o bobină special concepută pentru a produce un câmp magnetic masiv. În timp ce cercetătorii sperau ca acest câmp să atingă 700 de teslas, unitatea folosită pentru a măsura densitatea fluxului magnetic sau, neoficial, intensitatea câmpului magnetic. În schimb, câmpul a atins 1.200 teslas. Acest lucru este de aproximativ 400 de ori mai puternic decât cel mai puternic aparat RMN, care produce trei teslas. Explozia rezultată a îndoit dulapul de fier în care era închis dispozitivul și a aruncat în aer ușile metalice.
„Am proiectat carcasa de fier pentru a rezista împotriva a aproximativ 700 T”, îi spune fizicianul Shojiro Takeyama, autorul principal al studiului publicat în revista Review of Scientific Instruments, lui Moore. „Nu mă așteptam să fie atât de mare. Data viitoare, o voi face mai rezistentă.”
Din fericire, cercetătorii înșiși erau ascunși într-o cameră de control, protejați de explozie.
Atunci, ce făceau Takeyama și colegii săi lăsând să se producă bubuituri magnetice masive în mijlocul orașului Tokyo? Rafi Letzer de la LiveScience explică faptul că oamenii de știință au urmărit câmpuri magnetice controlate din ce în ce mai mari timp de câteva decenii. Takeyama a încercat să bată nivelul de 1.000 de tezaur în ultimii 20 de ani, atingând obiectivul cu acest nou dispozitiv.
În esență, electromagnetul este o serie de tuburi formate dintr-o bobină cu o bobină interioară de cupru în interiorul ei. Atunci când cantități masive de electricitate trec prin bobine, bobina interioară se prăbușește în ea însăși cu o viteză de Mach 15, adică peste 5 km pe secundă. Câmpul magnetic din bobină se comprimă din ce în ce mai strâns până când atinge niveluri incredibil de ridicate. Apoi, într-o fracțiune de secundă, totul se prăbușește, ceea ce duce la explozie. Cu un pic mai multă inginerie și niște uși mai puternice, echipa crede că ar putea împinge dispozitivul lor la 1.800 de teslas.
Acesta nu a fost cel mai mare câmp magnetic generat vreodată de oameni. Unele câmpuri super-puternice sunt produse de lasere, dar sunt atât de mici și de scurtă durată încât sunt greu de studiat sau de folosit. Takeyama îi spune lui Letzer că, din punct de vedere istoric, cercetătorii americani și ruși au făcut câteva teste la scară largă în aer liber folosind explozibili de mare putere împachetați în jurul unor bobine magnetice, producând câmpuri de până la 2.800 teslas. Dar și acestea sunt, de asemenea, imperfecte.
„Ei nu pot efectua aceste experimente în laboratoare de interior, așa că, de obicei, realizează totul în aer liber, cum ar fi în Siberia, pe un câmp sau undeva într-un loc foarte larg la Los Alamos ,” spune el. „Și ei încearcă să facă o măsurătoare științifică, dar din cauza acestor condiții, este foarte greu să faci măsurători precise.”
Scopul echipei, cu toate acestea, poate fi folosit într-un cadru de laborator controlat și produce un câmp relativ mare, puțin mai puțin de un nanometru, care este suficient de mare pentru a face știință reală. Potrivit unui comunicat de presă, scopul este de a produce un câmp magnetic controlat care ar putea fi folosit de fizicieni. Speranța este ca acest câmp să poată fi controlat suficient de bine pentru ca materialele să poată fi plasate în interiorul micului câmp, astfel încât cercetătorii să poată aduce electronii la „limita lor cuantică”, în care particulele se află toate în starea lor fundamentală, dezvăluind proprietăți pe care cercetătorii încă nu le-au descoperit. În acest caz, mai mare este mai bine.
„În general, cu cât câmpul este mai mare, cu atât rezoluția măsurătorilor devine din ce în ce mai bună”, îi spune Takeyama lui Moore la IEEE.
O altă posibilă aplicație – odată ce vor reuși să rezolve exploziile din sistem – este utilizarea în reactoarele de fuziune, un tip de dispozitiv de producere a energiei în care plasma este menținută stabilă folosind un câmp magnetic puternic în timp ce hidrogenul său fuzionează, creând o reacție similară cu cea a soarelui și producând energie curată aproape nelimitată. Potrivit comunicatului, cercetătorii cred că trebuie să fie capabili să controleze un câmp magnetic de 1.000 de tezaur pentru a produce o fuziune nucleară susținută.