42 теслы в кармане: физики сжали магнитную установку размером с завод до габаритов яблока
NewsMakerЗачем строить научные центры за миллиарды, если есть REBCO?
Магниты с полем выше 40 тесла давно считаются роскошью крупных научных центров. Такие установки занимают целые помещения, требуют сложной инфраструктуры и сжигают мегаватты энергии. Группа исследователей из ETH Zürich показала другой вариант: магнит с полем до 42,3 тесла поместился в ладони и работает при мощности меньше одного ватта. Для физики сильных полей разница выглядит почти неправдоподобной.
Работу опубликовал журнал Science Advances. Авторы собрали два компактных магнита целиком на высокотемпературных сверхпроводниках . Основой послужила лента REBCO, материал на базе редкоземельных элементов, бария, меди и кислорода. Первый образец с двумя плоскими катушками достиг 38 тесла. Второй вариант, где четыре катушки сложили в стопку, выдал 42,3 тесла. До сих пор такие значения ассоциировались прежде всего с огромными стационарными системами, которые стоят лишь в нескольких национальных лабораториях мира.
Масштаб лучше всего виден в сравнении с привычной техникой. Больничные томографы МРТ обычно работают в диапазоне 1,5-3 тесла. Предыдущий рекорд для полностью высокотемпературного сверхпроводящего магнита держался на уровне 26 тесла. Мировой рекорд среди стационарных магнитов принадлежит установке Национальной лаборатории сильных магнитных полей США: 45,5 тесла при потреблении свыше 20 мегаватт. Швейцарские образцы подобрались к такому уровню вплотную, хотя объём катушек у них более чем в тысячу раз меньше.
Главная инженерная проблема скрывалась в геометрии. Внутренний канал магнита имеет диаметр всего 3,1 миллиметра, примерно как толщина карандаша. Сверхпроводящую ленту REBCO обычно не наматывают на столь малый радиус: стандартные методы требуют минимум около 14 миллиметров, иначе хрупкий сверхпроводящий слой может треснуть. Команда ETH Zürich нашла обходной путь и перенесла точку соединения катушек за пределы внутреннего отверстия. Такой приём позволил сохранить целостность ленты даже при очень плотной намотке.
Магниты с полем выше 40 тесла давно считаются роскошью крупных научных центров. Такие установки занимают целые помещения, требуют сложной инфраструктуры и сжигают мегаватты энергии. Группа исследователей из ETH Zürich показала другой вариант: магнит с полем до 42,3 тесла поместился в ладони и работает при мощности меньше одного ватта. Для физики сильных полей разница выглядит почти неправдоподобной.
Работу опубликовал журнал Science Advances. Авторы собрали два компактных магнита целиком на высокотемпературных сверхпроводниках . Основой послужила лента REBCO, материал на базе редкоземельных элементов, бария, меди и кислорода. Первый образец с двумя плоскими катушками достиг 38 тесла. Второй вариант, где четыре катушки сложили в стопку, выдал 42,3 тесла. До сих пор такие значения ассоциировались прежде всего с огромными стационарными системами, которые стоят лишь в нескольких национальных лабораториях мира.
Масштаб лучше всего виден в сравнении с привычной техникой. Больничные томографы МРТ обычно работают в диапазоне 1,5-3 тесла. Предыдущий рекорд для полностью высокотемпературного сверхпроводящего магнита держался на уровне 26 тесла. Мировой рекорд среди стационарных магнитов принадлежит установке Национальной лаборатории сильных магнитных полей США: 45,5 тесла при потреблении свыше 20 мегаватт. Швейцарские образцы подобрались к такому уровню вплотную, хотя объём катушек у них более чем в тысячу раз меньше.
Главная инженерная проблема скрывалась в геометрии. Внутренний канал магнита имеет диаметр всего 3,1 миллиметра, примерно как толщина карандаша. Сверхпроводящую ленту REBCO обычно не наматывают на столь малый радиус: стандартные методы требуют минимум около 14 миллиметров, иначе хрупкий сверхпроводящий слой может треснуть. Команда ETH Zürich нашла обходной путь и перенесла точку соединения катушек за пределы внутреннего отверстия. Такой приём позволил сохранить целостность ленты даже при очень плотной намотке.