德國製造出迄今最強人工磁場

德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心（Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf , HZDR）的研究人員制造出了強度為91.4特斯拉的磁場，打破數年前由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室所創造的89特斯拉的紀錄，成為目前世界上最強的人造磁場。

據隸屬于該中心的德累斯頓強磁實驗室負責人約阿希姆•沃斯尼察介紹，這一磁場強度大約是地球磁場強度（0.00005特斯拉）的183萬倍，醫用核磁共振成像儀磁場強度（0.5—3特斯拉）的近百倍。雖然如此高的磁場也是以電流通過銅線圈的方式產生的，但強磁場會影響電流將電流推離線圈，隨著電流的增強，這種推力也會越來越大。對普通銅制線圈而言，當磁場強度達到25特斯拉的時就會使其四分五裂。如果磁場強度能達到100特斯拉，線圈中洛倫茲力所產生的壓力將相當于標準大氣壓的4萬倍，這種力量能像爆炸一樣將整個線圈炸得七零八落。

為了攻克這一難題，德累斯頓強磁實驗室的謝蓋爾•哲利岑和同事制造出了一個重達200公斤的雙層線圈。該線圈的外部由鋼套覆蓋，高55厘米，直徑32厘米，看起來如同一個水桶。
為了抵御強大磁場所產生的洛倫茲力，研究人員采用了一種特殊的銅合金材料線圈，這種線圈可以承受相當于標準氣壓1萬倍的壓力。為了進一步保證強度，研究人員采用制造防彈背心的特殊縴維為這些合金增加了一層“安全外套”。通過這種結構，特制的線圈在0.02秒的時間內瞬間產生了50特斯拉的磁場。

但50特斯拉磁場強度仍然無法滿足實驗的要求。為了達到更大的磁場強度，研究人員在第一層線圈外面又增加了12層銅線圈。這種普通銅線圈雖然只能承受相當于2500倍標準大氣壓的壓力，但在外部束縛材料的作用下，短時電流脈沖也使其產生了大約40特斯拉的磁場。實測中，當兩個線圈同時工作時，該裝置在幾毫秒內產生了91.4特斯拉的磁場，整個過程中線圈保存完整並未發生損壞。

沃斯尼察說，該裝置雖然在強度上創造了世界紀錄，但他們真正在意的是其在材料學領域的應用前景，更強大的磁場意味著科學家在對如新型電子元件或超導體進行測試時可以獲得更高的精度。這項研究讓他們成為全球第一個能用如此強的磁場進行實驗的研究機構。

據稱，在獲知這一消息後，不少德國以及歐洲的研究人員都慕名前來。日本和美國的科學家也希望HZDR能為他們預留出實驗時間以對他們的材料進行測試


科技日報 2011/06/30 王小龍

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World record: The strongest magnetic fields created (Physorg)
Helmholtz Association