Record pour le champ magnétique stable le plus fort "cassé" • Le registre

Des scientifiques chinois affirment avoir battu le record de production du champ magnétique stable le plus puissant, au moins un million de fois plus puissant que celui de la planète Terre, en utilisant un système supraconducteur.

L'aimant hybride a été décrit comme étant constitué d'un insert résistif à l'intérieur de bobines de matériau supraconducteur. Le champ magnétique est le plus fort dans l'espace circulaire ou l'alésage de l'aimant, en forme de trou d'un beignet, et mesuré 45,22 tesla (T), ce qui le rend un peu plus fort que l'aimant hybride de 45 T rapporté par l'US National High Magnetic Laboratoire de terrain (MagLab) en 1999.

Les concepteurs de l'appareil, basés aux Instituts de sciences physiques Hefei, une institution de recherche relevant de l'Académie chinoise des sciences, ont déclaré que les progrès étaient dus aux matériaux de l'aimant.

"Pour obtenir un champ magnétique plus élevé, nous avons innové dans la structure de l'aimant et développé de nouveaux matériaux", a déclaré Guangli Kuang, professeur et directeur académique du High Magnetic Field Laboratory des Hefei Institutes of Physical Science's Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF ), a déclaré dans un communiqué.

"Le processus de fabrication des disques amer a également été optimisé", a-t-il ajouté. Oui, disques amers.

Les détails de la procédure expérimentale exacte et de la configuration sont minces. Le laboratoire a cependant publié ce graphique, enregistrant l'intensité du champ magnétique de son aimant atteignant plus de 45 T :

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Le directeur de MagLab, Gregory Boebinger, a déclaré à The Register : « L'annonce de cette réalisation historique vient d'ingénieurs et de scientifiques talentueux de l'un des plus grands laboratoires d'aimants au monde. Nous avons une grande confiance dans le rapport et attendons avec impatience une publication scientifique complète détails techniques sur l'aimant et l'accomplissement de 45.22T."

La création de champs magnétiques puissants et stables implique également de générer suffisamment d'énergie électrique pour exciter les aimants, a expliqué Boebinger. Nous notons que SHMFF a déclaré avoir besoin de 26,9 MW pour son expérience record.

"En 1999, le MagLab a pu faire passer le record du monde de 36T à 45T en grande partie grâce au fait que la centrale électrique du MagLab était beaucoup plus grande que celle qui était auparavant consacrée à la génération de puissants champs magnétiques", a poursuivi Boebinger.

"Avant la barre des 45 T, les électro-aimants de renommée mondiale avaient utilisé environ 10 MW de puissance. Le MagLab utilise plus de 30 MW pour porter le record à 45 T."

Il a poursuivi : "Depuis 1999, un certain nombre de laboratoires d'aimants dans le monde, dont le laboratoire de Hefei, mais aussi deux laboratoires en Europe à Grenoble et à Nimègue, ont construit l'infrastructure plus importante qui permet d'atteindre 45 T."

À titre de comparaison, un aimant de réfrigérateur puissant a une intensité de champ d'environ 100 Gauss ou 0,01 T, ce qui rend l'aimant hybride plus de 4 500 fois plus puissant. Le champ magnétique terrestre est encore plus faible à 0,00003 T.

Il existe des aimants techniquement capables d'atteindre des intensités de champ magnétique encore plus élevées, bien qu'ils ne soient pas stables comme celui produit par le système hybride du SHMFF. Les physiciens de MagLab en Floride, par exemple, ont rapporté qu'ils avaient atteint un énorme 100 T en 2012 en utilisant un aimant à plusieurs coups, mais le champ n'a duré que 15 millisecondes.

Un cliché de l'aimant hybride de la Chine... Crédit image : SHMFF. Cliquez pour agrandir

Produire et maintenir des champs magnétiques ultra-élevés est difficile. Les aimants super puissants explosent souvent dans les expériences car les matériaux ne peuvent souvent pas résister aux forces créées. Les physiciens ont évité de détruire l'aimant à plusieurs coups en ne le zappant que périodiquement avec du courant électrique pour produire un champ magnétique puissant.

Il est également difficile de maintenir l'intensité du champ magnétique stable pour les aimants hybrides ; ils doivent être refroidis à l'aide d'hélium liquide et d'un courant constant d'eau pour produire des champs magnétiques stables. "L'aimant [de SHMFF] est composé d'un aimant externe supraconducteur de 11,5 T dans lequel est niché un aimant résistif de 33,5 T. C'est cet aimant interne qui consomme toute l'énergie électrique", nous a expliqué Boebinger, expliquant également pourquoi on l'appelle un hybride.

"Parce qu'un aimant hybride exploite deux technologies d'aimants uniques, son fonctionnement nécessite une infrastructure unique, notamment : un système cryogénique à hélium liquide de 2 800 litres pour refroidir l'aimant supraconducteur à 1,8 Kelvin (ou -271 degrés Celsius, -456 degrés Fahrenheit ) et plus de 4 000 gallons d'eau déminéralisée traversant l'aimant résistif chaque minute pour l'empêcher de fondre.

"L'un des plus grands défis résulte de la concentration de 33 mégawatts d'énergie électrique dans un petit volume, car cela crée des forces énormes qui cherchent à déchirer l'aimant. En tant que tels, ces aimants doivent être construits à partir de matériaux exotiques aussi puissants - parfois plus fort - que l'acier."

Boffins pense que générer des intensités de champ magnétique de plus en plus fortes à partir d'aimants hybrides fera progresser notre compréhension scientifique des propriétés électriques et magnétiques des matériaux, permettant aux scientifiques de faire de nouvelles découvertes en physique ou même de construire de nouveaux types de semi-conducteurs.

Le registre a demandé aux instituts Hefei des sciences physiques des commentaires supplémentaires. ®

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