Ein Hybridmagnet in China hat gerade den bisherigen Rekord für das stärkste stabile Magnetfeld gebrochen, behaupten Wissenschaftler.
In der Steady High Magnetic Field Facility der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (SHMFF), ein in jahrelanger Entwicklung befindlicher Magnet, erreichte ein konstantes Magnetfeld von 45,22 Tesla – Zehntausendmal stärker als ein durchschnittlicher Souvenir-Kühlschrankmagnet.
Damit wird der Rekord für ein stationäres Magnetfeld von 45 Tesla gebrochen, den das National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) in den USA hält seit 1999. Der Durchbruch setzt neue Grenzen für Bedingungen, die üblicherweise zur Untersuchung verschiedener physikalischer Phänomene verwendet werden, und bietet neue Möglichkeiten für Forschung und Innovation.
Sowohl das MagLab als auch das SHMFF-Forschungsteam arbeiten seit einiger Zeit an eigenen Hybridmagneten. Dies ist ein Magnet, der zwei verschiedene Arten verwendet, um ein Magnetfeld zu erzeugen: einen äußeren supraleitenden Ring und einen inneren resistiven Bittermagneten (das ist ein Magnet, der auf gestapelten Platten basiert). Jede dieser Technologien hat ihre eigenen Einschränkungen: Der supraleitende Magnet hat einen geringen Bedarf an Leistungsaufnahme, aber eine obere Grenze der Magnetfeldstärke; Der Bitter-Magnet erfordert eine viel höhere Leistungsaufnahme.
Die Kombination der beiden Technologien mildert diese Einschränkungen erheblich und ermöglicht die Ausbreitung eines starken, stabilen Magnetfelds. So entwickelte das MagLab seinen 45-Tesla-Magneten und so erreichte die SHMFF 2016 eine konstante Magnetfeldstärke von 40 Tesla – eine unglaubliche Leistung für sich.
Aber das Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften begnügte sich nicht damit, es dabei zu belassen, und hat seitdem weiter an ihrem Magneten gearbeitet. Endlich hat sich diese harte Arbeit ausgezahlt.
„Erreichen [a] höheres Magnetfeld, wir haben die Struktur des Magneten erneuert und neue Materialien entwickelt“, sagte der Physiker Guangli Kuang, der akademische Direktor des High Magnetic Field Laboratory des Hefei Institute of Physical Science, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. „Auch der Herstellungsprozess der Bitterscheiben wurde optimiert.“
Mit einer Leistungsaufnahme von 26,9 Megawatt konnte das Team seinen 45,22-Tesla-Rekord erreichen; und auch hier scheint der Magnet ein Anführer zu sein. Der 45-Tesla-Magnet im MagLab benötigt eine Leistungsaufnahme von 30 Megawatt.
Der SHMFF-Magnet, so das Team, sei ein Fortschritt für die Materialwissenschaft.
„Der Hybridmagnet der National Steady State High Magnetic Field Experiment Facility erzeugt das weltweit stärkste stationäre Magnetfeld, das die experimentellen Bedingungen für Wissenschaftler zur Durchführung materialwissenschaftlicher Forschung effektiv verbessert und eine unverzichtbare Schlüsselrolle bei der Erforschung von niedrigen Magnetfeldern spielen wird – Materialien der Leistungselektronik und andere Bereiche“, Das Team schrieb auf der Website des Hochfeld-Magnetlabors.
„Wenn die Stärke des vom Hybridmagneten erzeugten Magnetfelds zunimmt, werden auch seine Offenheit und sein Grad an gemeinsamer Nutzung sowie sein Servicelevel für Benutzer stark verbessert.“
Das MagLab hält derweil den Rekord für das stärkste jemals auf der Erde erzeugte Magnetfeld: 2019 erreichte ein supraleitender Magnet im Probelauf kurzzeitig eine Stärke von 45,5 Tesla. Wir werden abwarten, ob zukünftige Verbesserungen dazu führen, dass es offiziell die Führung übernimmt.