中国制造出最强大的电阻磁铁


中国目前拥有世界上最强大的电阻磁体,其产生的磁场比地球强 800,000 多倍。电阻磁体需要大量能量产生 42.02 特斯拉的磁场。

9 月 22 日,位于中国科学院合肥物质科学研究院稳定高磁场设施 (SHMFF) 的磁体维持了 42.02 特斯拉的稳定磁场。这一里程碑略微超过了 2017 年佛罗里达州塔拉哈西美国国家高磁场实验室 (NHMFL) 的电阻磁体创下的 41.4 特斯拉记录。电阻磁体由盘绕的金属线制成,广泛应用于世界各地的磁体设施。

德国德累斯顿高磁场实验室的物理学家约阿希姆·沃斯尼察说,中国的这一纪录为制造能够维持更强磁场的可靠磁体奠定了基础,这将有助于研究人员发现令人惊讶的新物理学。

该电阻磁体向国际用户开放,这是中国为全球寻求产生更高磁场做出的第二项重大贡献。2022 年,上海磁力共振研究所的混合磁体(将电阻磁体与超导磁体相结合)产生了 45.22 特斯拉的磁场,使其成为世界上最强大的工作稳态磁体。

研究工具
高场磁铁是揭示先进材料隐藏特性的便捷工具,例如 超导体 ——在极低温度下传输电流而不会产生废热的材料。高场还提供了一窥全新物理现象的机会:你可以创造或操纵新的物质状态,

高场对于依赖高灵敏度测量的实验也很有用,因为它们可以提高分辨率,使人们更容易看到微弱的现象,每一点额外的特斯拉都比上一点好得多。

上海磁力磁场研究所专攻强磁场的物理学家匡光利表示,该团队花了数年时间改进磁铁,以创下最新纪录。

挑战
电阻磁体最大的缺点是它们消耗的电量,因此成本高昂。例如,SHMFF 的电阻磁体消耗了 32.3 兆瓦的电力来产生破纪录的磁场。

电阻磁体是一种较老的技术,但与新型混合磁体和全超导磁体相比,它们能够维持更长时间的高磁场。它们的磁场也可以更快地增加,使其成为多功能的实验工具。只需旋转一个旋钮,几分钟内就可以从零特斯拉变为高​​磁场。

这一挑战推动着人们竞相开发混合和全超导磁体,这种磁体能够使用更少的功率产生高磁场:

  • 2019 年,NHMFL 的研究人员制造了一个微型概念验证超导磁体,该磁体能短暂维持 45.5 特斯拉的磁场 ,目前正在开发一种更大的 40 特斯拉超导磁体,可用于实验。
  • SHMFF 的团队正在建造一种 55 特斯拉的混合磁体。
尽管这些新型磁体的运行成本预计会比电阻式磁体更低,但它们也有自己的障碍:制造成本更高,并且需要复杂的冷却系统。