Postoji trenutak u bilo kojem filmu ili crtiću s bijesnim znanstvenikom kada uključe prekidač ili pomiješaju dvije kemikalije i eksplozije, laboratorij im eksplodira i dim puše kroz prozore i vrata. U stvarnosti, barem u moderno doba, laboratorijske eksplozije nisu obeshrabrene. No, nedavni eksperiment s elektromagnetizmom u Tokiju proizveo je najjače kontrolirano magnetsko polje ikad stvoreno, izvještava Samuel K. Moore iz IEEE Spectruma, dovoljno moćan da otvori vrata eksplozije laboratorija.
Do velikog praska došlo je kada su istraživači sa Sveučilišta u Tokiju pumpali 3, 2 megajoula električne energije u posebno dizajniranu zavojnicu za proizvodnju masivnog magnetskog polja. Dok su se istraživači nadali da će polje doseći 700 tesla, jedinica se koristila za mjerenje gustoće magnetskog toka ili, neformalno, jačine magnetskog polja. Umjesto toga, polje je doseglo 1.200 tesla. To je oko 400 puta jače od najmoćnije MRI mašine koja proizvodi tri tesla. Rezultirajuća eksplozija savila se željeznom ormaru u koji je bio zatvoren uređaj i otvorila metalna vrata.
"Dizajnirao sam željezno kućište da izdrži oko 700 T", kaže Moore fizičar Shojiro Takeyama, stariji autor studije u časopisu Review of Scientific Instruments. "Nisam očekivao da će biti tako visok. Sljedeći put ću je ojačati. "
Srećom, sami su istraživači bili smješteni u kontrolnoj sobi, zaštićenoj od eksplozije.
Pa, što su Takeyama i njegovi kolege radili puštajući ogromne magnetske dizalice usred Tokija? Rafi Letzer iz LiveSciencea objašnjava da znanstvenici već nekoliko desetljeća provode sve veća kontrolirana magnetska polja. Takeyama pokušava zadnjih 20 godina pobijediti razinu od 1.000 tesla, postigavši cilj ovim novim uređajem.
U osnovi, elektromagnet je niz cijevi koji se sastoji od zavojnice s bakrenom unutarnjom zavojnicom. Kad ogromne količine električne energije prolaze kroz zavojnice, unutarnja zavojnica se urušava sama brzinom Macha 15, što je više od 3 milje u sekundi. Magnetsko polje u zavojnici komprimira se čvršće i čvršće dok ne dosegne nevjerojatno visoke razine. Zatim se, u djeliću sekunde, cijela stvar ruši, što rezultira eksplozijom. S malo više inženjerstva i nešto jačim vratima, tim vjeruje da bi mogli svoj uređaj gurnuti u 1.800 tesla.
Ovo nije bilo najveće magnetsko polje koje su ljudi ikad stvorili. Neka super-jaka polja proizvode laseri, ali toliko su mala i kratkotrajna da ih je teško proučiti ili koristiti. Takeyama kaže Letzeru da su povijesni, američki i ruski istraživači napravili neka velika ispitivanja na otvorenom pomoću visokog eksploziva prikupljenog oko magnetskih zavojnica, proizvodeći polja do 2800 tesla. Ali i ovi su nesavršeni.
"Ne mogu provesti ove eksperimente u zatvorenim laboratorijama, pa obično izvode sve napolju, poput Sibira u polju ili negdje na vrlo širokom mjestu u Los Alamosu [New Mexico]", kaže on. "I pokušavaju izvršiti znanstveno mjerenje, ali zbog ovih je uvjeta vrlo teško napraviti precizna mjerenja."
Međutim, timski alat može se koristiti u kontroliranom laboratoriju i stvara relativno veliko polje, malo manje od nanometara, što je dovoljno veliko da se može napraviti prava stvarnost. Prema priopćenju za javnost, cilj je proizvesti kontrolirano magnetsko polje koje bi fizičari mogli koristiti. Nada je da se polje može dovoljno dobro kontrolirati da se materijali mogu smjestiti unutar malog polja kako bi istraživači mogli dovesti elektrone do njihove "kvantne granice", u kojoj su čestice sve u svom osnovnom stanju, otkrivajući svojstva koja istraživači još uvijek nisu imali otkriti. U tom slučaju, veće je bolje.
"Općenito, što je polje više, rezolucija mjerenja postaje sve bolja i bolja", kaže Takeyama Mooreu na IEEE.
Druga moguća primjena - nakon što eksplozije razrade u sustavu - je upotreba u fuzijskim reaktorima, vrsta uređaja za proizvodnju energije u kojoj se plazma drži stabilnom koristeći snažno magnetsko polje kao svoje vodikove fuzije, stvarajući reakciju sličnu onoj sunčevu energiju i proizvodnju gotovo neograničene čiste energije. Prema izdanju, istraživači vjeruju da im je potrebno da mogu upravljati magnetskim poljem od 1000 tesla za proizvodnju trajne nuklearne fuzije.
