阿拉莫斯国家实验室创最强脉冲磁场世界记录

2011-8-25 13:23 来源: 腾讯科技
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 磁场既看不见也摸不着,但是却是一股强大的力量

  据国外媒体报道,洛斯阿拉莫斯国家实验室的两位科学家野茨库尔特(Yates Coulter)和迈克戈登(Mike Gordon)成功创造了在最强磁场领域的世界级记录。该国家实验室的高脉冲磁场实验室的研究小组取得了97.4特斯拉的的磁感强度,这比金属废品收购站使用的巨型电磁铁产生的磁感强度高出100倍。

  在8月18日,一个德国科学家组成的研究团队取得了92.5特斯拉的磁感强度值,而紧随其后,洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家就创造了97.4特斯拉的磁感强度。别小看这些看似数值并不是很高的磁感强度值,要知道,地球的磁感强度为0.0004特斯拉,而一个垃圾场用于吸取废旧金属的磁铁产生的磁感强度为1特斯拉,以及医疗用的核磁共振成像扫描的磁感强度为3特斯拉。在物理学中,描述磁场的强弱用磁感强度(磁感应强度)来表示,在国际单位制中,磁感应强度单位为特斯拉(T),而高斯与特斯拉换算比为,1特斯拉等于1万高斯。

  能够产生极高磁感应强度的无损脉冲为科学家提供了一个前所未有的工具,这项技术可以应用于研究材料的基本属性,范围可以从金属和超导体到半导体和绝缘体。而在高磁感强度下,也为科学家提供了有关材料性能的研究方向,以及关于电子相互作用的有价值线索。随着近年来对高磁感强度领域的成就,洛斯阿拉莫斯国家实验室脉冲磁场实验室将定期为磁场研究领域的科学家提供高磁感强度的脉冲磁场,可以达到95特斯拉的水平,这同时也说明,洛斯阿拉莫斯国家实验室可以为全世界的磁场研究人员提供研究服务。

  而能够将磁感应强度达到100特斯拉,是来自全世界各国磁场研究人员的共同梦想,其中包括德国、中国、法国和日本的磁场实验室,都在追逐着100特斯拉的极限目标,而洛斯阿拉莫斯国家实验室则率先将磁感强度提高至非常接近这个极限目标。

  如此强大的磁铁产生的磁场,有着非常广泛的科学研究价值,同时也对相关领域的调查研究产生深远的影响,特别是在微观领域上,让科学家了解如何设计和控制材料的性质和功能。在这种类型的强磁场下,可以让研究人员仔细地调整材料的参数,实现更加完美的非损性磁场。高磁感强度的磁场可以使电子局限于纳米尺度的轨道上,从而有助于揭示材料的基本量子性质。

  在阿拉莫斯国家实验室8月18日的实验中,物质凝聚态学的科学家们,高场磁体技术人员,技师以及脉冲磁铁的工程师们目睹了NHMFL-PFF高强度磁感发生器夺回世界纪录的瞬间时是多么地兴奋,而在此之前,磁场实验室的氛围是非常地窒息,科学家们都聚集在控制显示屏前,显示了创纪录前的紧张与期待感。而当迈克戈登指挥控制1.4千兆瓦发电器系统对准磁铁时,实验室中的所有目光都聚集在监控显示器上,显示了接近100特斯拉的世界级磁感强度。而其中还有一个小插曲,在实验进行之前,实验室所在大楼根据安全协议必须是个无人区。

  在实验过程中,实验室的科学家们听到了一种变形程度较低的嗡嗡声,紧随其后的是金属发出刺耳的声音信号,感觉到类似脊柱刺痛感,精确的分布式电流超过了100兆焦耳的能量。随着声音的消退,以及显示器显示磁铁的完美表现,科学家将注意转向在实验过程中的现成测量,证明磁铁已达到92.5特斯拉,这个数据对于洛斯阿拉莫斯国家实验室而言,早在五年前就已经达到了,这同时也是德国的科学家小组所取得的数据。

  而在第二天的下一阶段的实验中,实验室一举达到97.4特斯拉的成就。后来,研究人员查尔斯米尔克(Charles Mielke)、尼尔哈里森(Neil Harrison)、苏珊(Susan Seestrom)和阿尔伯特(Albert Migliori)联名向吉尼斯世界纪录申请认证。