Содержание
Самый мощный магнит в мире: Теслы
Как бы затормозить груженый локомотив на расстоянии четверть миллиона километров – как раз столько отделяет нас от Луны. Магнетар, то есть магнитная нейтронная звезда, которую называют SGR 1806-20, – самый сильный из известных нам источников магнитного поля во Вселенной.
Пол Эйзенштейн
Item 1 of 3
1 / 3
Для создания сверхмощных магнитных полей необходимы сверхнизкие температуры
Пока открыто всего десять таких звезд. Сила поля у этой звезды составляет 100 млрд Тл (в международной системе единиц магнитное поле измеряется в теслах). Для сравнения — у Земли всего 0,00005 Тл. Вряд ли мы когда-нибудь создадим магнит сопоставимой с магнетаром мощности. Но это не значит, что мы не пытаемся. Причины, по которым ученые упорно пытаются построить все более и более мощные магниты, варьируются от «а что будет, если?.
.» до реальной необходимости улучшить медицинское проекционное оборудование.
Рекорд пока принадлежит специалистам из Национальной лаборатории высоких магнитных полей (NHMFL), расположенной в городе Таллахасси (Флорида). В декабре 1999 года они запустили гибридный магнит. Он весит 34 т, высота его — почти 7 м, и он может создать магнитное поле в 45 Тл, что примерно в миллион раз больше, чем у Земли. Этого уже достаточно, чтобы свойства обычных электронных и магнитных материалов сильно изменились.
Этот магнит, разработанный NHMFL, представляет собой очень важную веху в строительстве МКС, считает руководитель лаборатории Джек Кроу.
Это вам не подкова
Если вы представили себе гигантскую подкову, вас ждет разочарование. Флоридский магнит (см. фото сверху) фактически представляет собой два, работающие в системе. Внешний слой — это сверхохлажденный, сверхпроводящий магнит. Он самый большой из когда-либо созданных такого рода.
Его все время охлаждают до температуры, близкой к абсолютному нулю. Используется для этого система со сверхтекучим гелием — единственная в США, специально созданная для охлаждения данного магнита. А в центре хитрой штуковины заключен массивный электромагнит, то есть очень большой резистивный магнит.
Несмотря на гигантские размеры системы, построенной в NHMFL, площадка для экспериментов чрезвычайно мала. Обычно эксперименты проводят над объектами размером не больше кончика карандаша. При этом образец заключают в бутылочку, вроде термоса, чтобы сохранить низкую температуру.
Когда материалы подвергаются воздействию сверхвысоких магнитных полей, с ними начинают твориться очень странные вещи. Например, электроны «танцуют» на своих орбитах. А когда напряженность магнитного поля превышает 35 Тл, свойства материалов становятся неопределенными. Например, полупроводники могут менять свойства туда-сюда: в один момент проводить ток, в другой — нет.
Кроу говорит, что мощность флоридского магнита в течение пяти лет будет постепенно увеличена до 47, затем 48 и в конечном счете до 50 Тл, а результаты исследований уже превзошли самые смелые его ожидания: «Мы получили все, на что надеялись, и гораздо больше. Наши коллеги теперь одолевают нас просьбами предоставить им возможность тоже экспериментировать».
Применение в медицине
В то время как NHMFL концентрирует свои усилия на «чистых» исследованиях, большая часть разработок в сфере мощных магнитов продиктована необходимостью развития медицинской техники. Институт мозга при Университете штата Флорида утверждает, что ему принадлежит самый большой магнит из всех используемых в томографии. Этот 24-тонный «бегемот» может обнаружить в мозгу и позвоночнике длинный список болезней и изъянов. Его мощность 11,7 Тл, что в 234 тысячи раз больше, чем у Земли.
Чем сильнее магнитное поле, тем точнее и детальнее результаты, которые можно получить при использовании технологий вроде ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Один из текущих проектов призван показать влияние паралича и лекарств, применяемых для его излечения, на клетки мозга. Исследование функционального ЯМР (фЯМР) покажет, сколько лекарства в точности потребили какие клетки.
Технологии ЯМР и фЯМР работают так. Сначала при помощи мощного магнитного поля ядра клеток выстраиваются в ряд, как иглы компаса. Затем менее мощный магнит поворачивает ядра. При этом вырабатывается измеримый сигнал, который фиксируется и при помощи компьютеров преобразуется в трехмерное изображение. Чем мощнее магниты, тем больше ядер среагируют на сигнал. В отличие от рентгеновских лучей, которые показывают кости и твердые ткани, ЯМР концентрируется на тканях мягких.
Все расширяющееся использование магнитов в медицине вызывает естественный вопрос — а полезно ли это? В последние годы было много споров на тему влияния близлежащих линий электропередач на людей и животных. Но изза того, что сила магнитного поля падает очень быстро, человек, живущий в какихнибудь 15 м от линии электропередач, получает всего два миллигаусса (мГс).
Последние исследования говорят в пользу версии, что это не оказывает никакого влияния на человека.
С другой стороны, не обнаружено и абсолютно никакого положительного влияния от «нательных» магнитов, которые часто продают как универсальное средство от всех болезней — в том числе, артрита. Но миллионы людей по всему земному шару это не останавливает.
Физики создали самый мощный в мире магнит — Газета.Ru
Физики создали самый мощный в мире магнит — Газета.Ru | Новости
Минздрав РФ: дети в мире потолстели за пандемию в два раза, в России…
15:28
Минобороны РФ заявило об уничтожении двух топливных баз ВСУ и складов боеприпасов
15:28
Вице-премьер Спыну: Молдавия получает всю электроэнергию из Приднестровья
15:27
Стало известно, возможен ли в РФ дефицит крепкого алкоголя
15:26
Лавров рассказал о задачах спецоперации
15:25
Экс-депутат Рады Кива призвал жителей Украины покинуть страну, пока есть возможность
15:24
В сети появилось фото с посланием Пугачевой на Красной площади
15:23
Принцесса Мария-Олимпия Греческая снялась в мини-платье для бренда Aquazzura
15:22
Сотрудников молдавского правительства эвакуировали из-за сильного задымления в здании
15:22
В Петербурге отчим избивал, не кормил и заставлял спать на полу 13-летнего.
..
15:21
close
100%
Ученые из Массачусетского технологического института сделали самый мощный в мире высокотемпературный сверхпроводящий магнит. Информация об этом опубликована на сайте института.
5 сентября на испытаниях этот магнит побил мировой рекорд напряженности магнитного поля, доведя ее до 20 тесла. По словам Мартина Гринвальда, руководителя исследования, эта успешная демонстрация позволит серьезно продвинуть вперед проект постройки первой в мире термоядерной электростанции.
Температура для термоядерного синтеза должна достигать миллионов градусов, так что нет материала, который бы выдержал продукты реакции. Вместо этого их предлагается удерживать мощным магнитным полем. Но сверхпроводящий магнит не выдержит таких электрических нагрузок, а низкотемпературный сверхпроводящий магнит довольно громоздок и требует сложной аппаратуры для работы.
Новое демонстрационное устройство, получившее имя SPARC, позволяет достичь напряженности в 20 тесла и имеет размер всего пару метров в поперечнике. Для создания такого же поля низкотемпературному сверхпроводящему магниту потребовалось бы в 40 раз больше места.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Картина дня
Военная операция РФ на Украине. День 230-й
Онлайн-трансляция военной спецоперации РФ на Украине — 230-й день
Ракетные удары как «демонстрация». В РФ спрогнозировали атаку «более серьезных объектов»
Украина «умоляет» США снять запрет на поставки дальнобойных ракет ATACMS
«Переломный момент». Глава КГБ Белоруссии ожидает изменения ситуации в зоне операции на Украине
По поручению Шойгу мобилизованных будут активнее обучать в темноте
Путин продлил действие продовольственного эмбарго до конца 2023 года
Украинский посол Пристайко: Киев изначально был намерен разрушить Крымский мост
В Кремле прокомментировали предложение не выпускать мужчин из РФ во время мобилизации
Польский замминистра обороны заявил, что у армии осталось «двадцать или тридцать танков»
Новости и материалы
Минздрав РФ: дети в мире потолстели за пандемию в два раза, в России такой проблемы нет
Минобороны РФ заявило об уничтожении двух топливных баз ВСУ и складов боеприпасов
Вице-премьер Спыну: Молдавия получает всю электроэнергию из Приднестровья
Стало известно, возможен ли в РФ дефицит крепкого алкоголя
Лавров рассказал о задачах спецоперации
Экс-депутат Рады Кива призвал жителей Украины покинуть страну, пока есть возможность
В сети появилось фото с посланием Пугачевой на Красной площади
Принцесса Мария-Олимпия Греческая снялась в мини-платье для бренда Aquazzura
Сотрудников молдавского правительства эвакуировали из-за сильного задымления в здании
В Петербурге отчим избивал, не кормил и заставлял спать на полу 13-летнего пасынка
В Швеции отменили этап Кубка мира по фристайлу из-за роста цен на энергоносители
В Париже продлили выставку о русской балерине Галине Улановой
Российские бизнесмены предложили ограничить мобилизацию 10% от штата предприятий
Колоноскопия оказалась способна снижать риск возникновения рака
«Ъ»: регионам разрешат устанавливать свои штрафы на платных дорогах
Канье Уэст показал порно во время встречи с руководителями adidas
Солист группы «На-На» Жеребкин заявил о готовности идти на фронт
Режиссер Тодд Филд покинул новый сериал Мартина Скорсезе и Леонардо Ди Каприо
Все новости
«США наслаждаются эскалацией».
Американцев обвинили в разжигании конфликта на Украине
Замглавы МИД Рябков пообещал контрмеры из-за участия США в конфликте на Украине
Алексей Мухин
Не бейте!
О том, почему ядерный конфликт невозможен
Зачем собирают персональные данные ребенка и как родителям защитить их
Юрист Партин назвал случаи, в которых можно отказаться от передачи персональных данных ребенка
Бывший муж часто меняет женщин: как непостоянные отношения родителей влияют на детей
Психолог Гончарова: полигамный образ отца может исказить представление ребенка о верности в семье
«Если вы собираетесь одолжить деньги близкому человеку, не надо отдавать последние»
Инвестор Волкова объяснила, почему кредит в банке дисциплинирует лучше, чем заем у близких
Зачем мумии сердце? Тест о египетской религии и загробной жизни
Cмогли бы вы умереть в Древнем Египте по всем правилам?
Лучшие фотографии недели
«Вот такие учения НАТО».
Как был найден взрыватель рядом с «Северным потоком»
В «Газпроме» рассказали об обнаружении взрывателя НАТО под «Северным потоком» в 2015 году
«Скрываются от расследования». Украина объявила в розыск 700 политиков и чиновников из РФ
СБУ объявила в розыск зампреда Совета безопасности РФ Дмитрия Медведева
«Мы пугаем молодежь». В Госдуме оценили идею запрета на выезд военнообязанным
Госсовет Крыма предложил запретить выезд из РФ военнообязанным во время мобилизации
«Запасы сокращаются». Почему на Западе заговорили о нехватке вооружений для Украины
В западных СМИ прогнозируют дефицит боеприпасов для поставок ВСУ
«Военная поддержка уже в пути».
Как Запад отреагировал на удары по Украине
Представитель генсека ООН Дюжаррик назвал ракетные удары по Украине неприемлемой эскалацией
«Ответы на теракты будут жесткими». Главное из заявления Путина на Совете безопасности
Путин обвинил украинские спецслужбы в террористических актах на территории РФ
Алексей Мухин
Не бейте!
О том, почему ядерный конфликт невозможен
Андрей Колесников
Разоблаченная морока
О том, как Марина Цветаева врывается в сегодняшние споры
Георгий Бовт
Судить надо с уважением
О том, может ли победить бабло зло в деле Алека Болдуина
Алена Солнцева
Вещи на память
О неохоте к перемене мест
Ольга Васильева
Малыш и гаджет
О том, как смартфоны влияют на развитие и образование детей
—>
Читайте также
Найдена ошибка?
Закрыть
Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.
Продолжить чтение
Отличительные особенности неодимовых магнитов — неодимовые и поисковые магниты
Нам часто задают вопросы — «Что такое неодимовый магнит?», «Какова его сила?», «Как долго он сохранят свою намагниченность?», «Чем он лучше обычного, ферритового магнита?». Сейчас мы попробуем разобраться с этим и ответим на всё вопросы по порядку.
Неодимовые магниты NdFeB самые сильные на сегодняшний день постоянные магниты.
Изготавливаются они из сплава, содержащего редкоземельный материал неодим Nd, а также железо и бор. Неодимовые магниты имеют очень высокие показатели остаточной магнитной индукции и устойчивости к размагничиванию. По этим показателям они в разы превосходят обычные чёрные, ферритовые, магниты. Что делает их гораздо более привлекательными при использовании в изделиях и оборудовании, где требуются сильное магнитное поле. Единственный серьёзный недостаток этих магнитов — это довольно высокая цена. При чём, с течением времени, она имеет тенденцию к росту, так как потребности мировой промышленности в сильных магнитах так же постоянно растут. Технический прогресс ускорятся год от года, постоянно выходят новые модели смартфонов, телевизоров, компьютеров, навигаторов и тому подобных высокотехнологичных гаджетов, при производстве которых используются редкоземельные металлы. Основным же поставщиком, так сказать лидером глобального рынка, является Китайская Народная Республика, контролирующая до 95% поставок редкоземельных материалов, а соответственно и цены на них.
Очередное резкое повышение цен было отмечено летом 2017 года, когда за 3 месяца цена на неодим выросла более чем на 50 процентов.
Технические характеристики неодимовых магнитов
Магнитные характеристики закладываются на стадии изготовления магнита и не могут быть изменены в последствии. Основные же параметры это остаточная магнитная индукция и устойчивость к размагничиванию (коэрцитивная сила). Магнитная индукция измеряется в Теслах (Тс) и Гауссах (Гс), 1 Тл = 10000 Гс. Неодимовые магниты имеют остаточную индукцию порядка 1,2-1,4 Тл (12000-14000 Гс). Следует учитывать, что подобные значения могут быть получены только при испытаниях магнитного материала в замкнутой цепи. При измерении же силы магнитного поля на поверхности магнита тесламетр обычно показывает от 200 до 500 мТл (2000-5000 Гс). К тому же показания остаточной магнитной индукции сильно зависят от формы и размера магнита — чем он больше, тем сильнее будет его магнитное поле. Потери магнитных свойств со временем обычно не превышают 2-3% за 10 лет эксплуатации (естественно, при условии соблюдения температурного режима).
Отличительной особенностью неодимовых магнитов является довольно низкая рабочая температура. При сильном нагреве начинается размагничивание материала и чем горячее, тем быстрее протекает этот процесс. Значение температуры, при котором материал начинает терять свои магнитные свойства, называется «точкой Кюри». При этом происходит так называемый «фазовый переход» — быстрое разрушение магнитной структуры вещества. Магниты из обычных марок неодимового сплава, типа N38, N42 и т.п. выдерживают нагрев не выше 80 градусов Цельсия. Это очень ограничивает их применение в оборудовании подверженному сильному нагреву — для нормального функционирования в таких условиях, требуется обеспечить дополнительное охлаждение установки. Существуют и высокотемпературные марки сплавов, такие как N38H (120°С), N38UH (180°C).
Марка N (Normal) – применяется при температурах до 80 °C
Марка M (Medium) – применяется при температурах до 100 °C
Марка H (High) – применяется при температурах, до 120 °C
Марка SH (Super High) – применяется при температурах до 150 °C
Марка UH (Ultra High) – применяется при температурах до 180 °C
Марка EH (Extra High) – применяется при температурах до 200 °C
Если же требуются более высокие рабочие температуры, то следует рассматривать магниты из материала Альнико (ЮНДК) выдерживающие нагрев до 550°C.
Неодимовые магниты чаще всего имеют антикоррозионное покрытие, никелевое или цинковое, реже эпоксидное. Магниты могут выпускаться и совсем совсем без покрытия, но так как они имеют свойство ржаветь во влажной среде, то пользуются они гораздо меньшим спросом. Направление магнитного поля может быть аксиальным (вдоль размера h), диаметральным (вдоль размера D) и радиальным (вдоль размера r).
Направление намагниченности:
Магнитные характеристики различных неодимовых сплавов
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7-12,0Применение неодимовых магнитов
Неодимовые магниты получили широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности.
Благодаря своим высоким эксплуатационным показателям они массово используются при производстве радиоаппаратуры, измерительных приборов, бытовой техники, медицинского оборудования, мобильных телефонов и прочих высокотехнологичных гаджетов. Высоким спросом пользуются эти магниты у производителей ветрогенераторов. Используется неодим и для производства поисковых магнитов, для справки — магнитная рыбалка это интересное, набирающее популярность, хобби. Для обеспечения потребностей потребителей, неодимовые магниты производятся самых различных форм и размеров и способны удовлетворить самый взыскательный спрос. Магниты могут быть изготовлены в форме диска, куба, стержня, цилиндра, призмы, бруска, кольца, сектора или шара. Кроме стандартных геометрических форм, возможно изготовление и более сложных и причудливых конфигураций — свойства материала это позволяют.
Техника безопасности про обращении с неодимовыми магнитами
Основное преимущество неодимовых магнитов это их колоссальная магнитная сила, она же представляет и наибольшую опасность в неумелых или неосторожных руках.
Чем больше магнит, тем больший вред здоровью он может причинить. Большие неодимовые магниты при соударении друг о друга способны серьёзно травмировать конечности попавшие в этот момент между ними. Удар будет примерно соответствовать удару кувалды или большого молотка о наковальню. Нужно понимать, что магниты смыкаются со страшной силой и происходит это в одно мгновение. Даже опытный в обращении с магнитами человек не всегда успевает среагировать и отдёрнуть руку в нужный момент. Ещё одна неприятная особенность заключается в том, что если после удара молотком человек получает просто ушиб пальца, то в случае с магнитами, этот палец после удара остаётся зажат между ними как в тисках и вытащить его от туда довольно сложная задача. Если пытаться просто выдернуть палец из магнитов, то с большой долей вероятности они отщипнут кусок кожи с кончика пальца или же сорвут ноготь. Что бы избежать подобных последствий держите большие неодимовые магниты подальше друг от друга и от железных предметов, рекомендуемое расстояние не менее 1 метра.
Если это всё же произошло и рука осталась зажата между магнитами, то в первую очередь нужно вставить между магнитами какие нибудь прокладки из немагнитных материалов — пластмассы или дерева, они предотвратят дальнейшее смыкание магнитов. После этого можно попытаться выдернуть руку самостоятельно или дожидаться приезда сотрудников МЧС. Небольшие магниты, размером 20-40 мм., тоже могут представлять опасность и при неаккуратном обращении оставляют на руках ушибы, порезы или гематомы. Очень важно обезопасить детей от контакта с неодимовыми магнитами. Даже маленькие магнитики могут представлять серьёзную угрозу здоровью ребёнка. Проглатывание маленьких магнитов может привести к крайне негативным последствиям, в этом случае нужно безотлагательно вызывать скорую помощь. Держите неодимовые магниты в недоступном для детей месте!
Большие неодимовые магниты создают вокруг себя сильное магнитное поле, во избежание поломок держите их подальше от чувствительной техники — компьютеров, внешних дисков, часов, смартфонов, кардиостимуляторов, навигационного оборудования, банковских карт и т.
п. Кроме того неодимовые магниты довольно хрупкие и при сильных ударах могут раскалываться, что тоже неприятно и накладно в денежном отношении. Будьте всегда крайне внимательны и осторожны при обращении с мощными магнитами.
Все разделы
исследователей создали самый мощный магнит, когда-либо созданный на Земле: 20 тесла
5 сентября 2021 года группа исследователей Массачусетского технологического института успешно испытала высокотемпературный сверхпроводящий магнит, побив мировой рекорд самой мощной напряженности магнитного поля из когда-либо созданных. Достигая 20 тесла (мера напряженности поля), этот магнит может оказаться ключом к открытию ядерного синтеза и обеспечению мира чистой, безуглеродной энергией.
Ядерный синтез был святым Граалем чистой энергии на протяжении десятилетий, но его трудно расколоть. Современные атомные электростанции используют деление — расщепление атомов — для производства электроэнергии. Это эффективно, но может быть опасно и оставляет после себя долгоживущие ядерные отходы, которые сложно и дорого хранить безопасно.
С другой стороны, ядерный синтез основан на объединении двух атомов, чтобы получить один больший. Это своего рода реакция, которая происходит на Солнце и звездах. При искусственном воспроизведении на Земле он гораздо менее подвержен катастрофическим взрывам, чем деление, и производит гораздо меньше радиоактивных отходов. Если коммерчески жизнеспособный термоядерный реактор станет реальностью, он может быстро стать источником энергии будущего.
Самый сильный магнит в мире. Разработан и построен Commonwealth Fusion Systems и Центром плазменной науки и синтеза Массачусетского технологического института (PSFC). Предоставлено: Гретхен Эртл, CFS/MIT-PSFC, 2021
. Здесь вступает в действие новый мощный магнит Массачусетского технологического института. Ядерный синтез происходит только при очень высоких температурах — плазма должна достичь температуры, которая расплавит или разрушит любой материал, который люди могут создать. реактор из. Решение, предложенное еще в 1950-х годах, состоит в том, чтобы сдерживать плазму, не позволяя ей ни к чему прикасаться.
Сильное магнитное поле может сделать именно это, создав искусственную «бутылку», в которой может происходить ядерный синтез.
Самая распространенная форма одной из этих магнитных бутылок — пончик, известный как токамак. Ученые Массачусетского технологического института надеются разместить свои новые мощные магниты в реакторе-токамак и, таким образом, к 2025 году произвести положительный ядерный синтез (синтез, производящий больше энергии, чем потребляемый). само слияние. Искусственные термоядерные реакции производились и раньше. Проблема в том, что до сих пор они всегда потребляют больше энергии для работы, чем производят (поддержание этих магнитных полей для сдерживания плазмы требует много энергии). Работая над улучшением магнитов, команда Массачусетского технологического института надеется стать первой, кто, наконец, создаст реактор, который производит больше энергии, чем использует.
В предыдущих попытках реактора с положительной сетью для сдерживания реакции синтеза использовались обычные медные электромагниты, а совсем недавно — низкотемпературные сверхпроводники.
Команда Массачусетского технологического института и их коммерческий партнер, стартап Commonwealth Fusion Systems (CFS), превзошли своих конкурентов, применив к магнитам новый сверхпроводящий материал: высокотемпературный сверхпроводник. Этот материал применяется в виде лентовидной ленты, что позволяет им создавать гораздо более сильное магнитное поле в гораздо меньшем пространстве. Низкотемпературному сверхпроводнику потребуется объем в 40 раз больше, чтобы достичь той же напряженности поля.
Работа с магнитом внутри испытательного стенда. Предоставлено: Гретхен Эртл, CFS/MIT-PSFC, 2021
Мартин Гринвальд, заместитель директора и старший научный сотрудник Центра плазменных исследований и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института, объяснил, что «ниша, которую мы заполняли, заключалась в использовании традиционной физики плазмы и обычных конструкций токамаков и техники, но привнести в нее эту новую магнитную технологию. Таким образом, мы не нуждались в инновациях в полудюжине различных областей.
Мы просто внедряли инновации на магните, а затем применяли базу знаний, полученную за последние десятилетия».
После успешного испытания магнита на прошлой неделе эта стратегия, кажется, окупается. В прошлом году в серии научных работ использовалось моделирование, чтобы предсказать, что если магнит работает правильно, то термоядерный реактор действительно должен производить чистую положительную термоядерную энергию. Теперь, когда успешное испытание магнита завершено, осталось только изготовить всю систему (известную как SPARC), что должно занять около трех лет.
Если они добьются успеха, это может изменить мир. Как объясняет Мария Зубер, вице-президент Массачусетского технологического института по исследованиям, «синтетический синтез во многих отношениях является идеальным источником чистой энергии… Количество доступной энергии действительно меняет правила игры». Их конечной целью является обезуглероживание энергосистемы, замедление изменения климата и сокращение выбросов парниковых газов.
Если они преуспеют в этом, это будет стоить того. «Никто из нас не пытается выиграть трофеи на данный момент». Зубер сказал: «Мы пытаемся сохранить планету пригодной для жизни». Их рекордное магнитное поле в 20 Тесла может стать ключом к открытию ядерного синтеза и переломить ситуацию в борьбе с изменением климата.
Узнать больше: Дэвид Чендлер «Проект, разработанный MIT, обеспечивает значительный прогресс в области термоядерной энергии». Новости Массачусетского технологического института .
Рекомендуемое изображение: Визуализация SPARC, компактного токамака с сильным полем, который в настоящее время разрабатывается командой из Массачусетского технологического института и Commonwealth Fusion Systems. Его миссия состоит в том, чтобы создать и удержать плазму, которая производит чистую энергию синтеза. Фото: Т. Хендерсон, CFS/MIT-PSFC, 2020
Нравится:
Нравится Загрузка…
Самый мощный магнит в мире
(опубликовано в номере за март 2003 г.
)
Присоединяйтесь к Разрушителям мифов, чтобы весело провести время с супермагнитами.
Он излучает достаточную магнитную силу, чтобы замедлить локомотив на расстоянии в четверть миллиона миль — расстояние от Земли до Луны. «Магнетар», или магнитная нейтронная звезда, известная как Soft Gamma Repeater 1806-20, является самым мощным известным магнитным объектом во Вселенной. Было обнаружено всего 10 таких необычных объектов. С силой магнитного поля в 100 миллиардов тесла она затмевает магнитное поле Земли, чье магнитное поле составляет всего 0,00005 тесла. Хотя маловероятно, что что-либо, созданное руками человека, когда-либо приблизится к мощности магнитара, это не из-за отсутствия попыток. По причинам, которые варьируются от основного «Что, если?» чистой науки к необходимости улучшения устройств медицинской визуализации, предпринимаются огромные усилия по разработке более мощных магнитов.
Исследователи из Национальной лаборатории сильного магнитного поля (NHMFL) в Таллахасси, штат Флорида, в настоящее время являются рекордсменами по гибридной магнитной системе, которую они ввели в эксплуатацию в декабре 1999 года.
магнитное поле в 45 тесла, примерно в миллион раз более мощное, чем магнитное поле Земли. Этого достаточно, чтобы обычные электронные и магнитные материалы вели себя совершенно иначе, чем обычно.
Магнит, разработанный NHMFL, представляет собой инженерную веху на пути строительства космической станции, говорит директор NHMFL Джек Кроу. «Это настоящий инженерный подвиг».
Нет подковы
Если вы представляете себе гигантскую подкову, вы будете разочарованы. Система Флориды, показанная здесь, по существу состоит из двух гигантских магнитов, работающих вместе. Переохлажденный сверхпроводящий магнит образует внешний слой. Это самый большой из когда-либо созданных магнитов с кабелем в кабелепроводе, и он должен оставаться охлажденным почти до абсолютного нуля. Это делается с помощью сверхтекучей гелиевой криогенной системы — единственной такой системы в Соединенных Штатах, специально созданной для магнитных целей. В центре сложного устройства находится массивный электромагнит, то есть очень большой резистивный магнит.
Несмотря на размер системы NHMFL, целевая область для проведения экспериментов чрезвычайно мала. Типичный проект может включать в себя тестовый образец диаметром карандаша № 2. Образец будет содержаться в термосной бутылке, чтобы поддерживать низкую температуру.
Странные вещи происходят, когда материалы подвергаются чрезвычайно сильным магнитным силам. Например, было показано, что электроны танцуют по своим орбитам. Когда магнитные поля превышают 35 тесла, нормальные свойства материалов могут измениться. Полупроводники могут переключаться между проводящим и непроводящим состояниями.
Кроу говорит, что к 2005 году мощность магнита во Флориде будет увеличена до 47 или 48 Тл, а к 2008 году она достигнет 50 Тл. Исследовательские преимущества магнита превзошли надежды Кроу.
«Он оправдал все наши ожидания и даже некоторые», — говорит он. «Потребности [научного сообщества] были невероятными».
Медицинское применение
В то время как NHMFL может сосредоточиться на чистых исследованиях, большая часть разработок, связанных с мощными магнитами, связана с медицинскими потребностями. Институт мозга Университета Флориды претендует на то, что у него есть самый большой магнит, используемый для визуализации тела, 24-тонный бегемот, который может исследовать длинный список травм и заболеваний головного и спинного мозга. 11,7 Тл, что в 234 000 раз мощнее, чем естественное магнитное поле Земли.
Чем сильнее магнитное поле, тем точнее и детальнее результаты могут быть получены с помощью таких технологий, как магнитно-резонансная томография (МРТ). «Этот новый масштаб возможностей визуализации усилит исследования травм головного и спинного мозга», а также инсультов и таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, — объясняет доктор Уильям Луттге, исполнительный директор Института мозга. Один из реализуемых проектов будет использовать функциональную визуализацию живых животных, чтобы увидеть, как инсульты повреждают мозговую ткань с течением времени, и как лекарства могут повлиять на это ухудшение.
Функциональная МРТ (фМРТ) отображает химическое поглощение отдельными клетками мозга.
Технология МРТ и фМРТ использует мощное магнитное поле для выравнивания клеточных ядер тела подобно стрелкам компаса. Затем другой, менее мощный магнит вращает ядра, как игрушечные волчки, генерируя измеримый сигнал, который компьютеры могут считывать и преобразовывать в трехмерное визуальное изображение. Чем мощнее магниты, тем больше откликается ядер. В отличие от рентгеновских лучей, которые дают изображения костей и твердых тканей, МРТ фокусируется в первую очередь на мягких тканях.
Расширяющееся использование магнитов в медицине поднимает очевидный вопрос: полезны или вредны магнитные поля для человеческого организма? В последние годы было много споров о последствиях жизни рядом с высоковольтными линиями электропередач. Но поскольку напряженность магнитного поля падает довольно быстро, человек, живущий всего в 50 футах от линии электропередачи, скорее всего, испытает не более 2 мГс.
Последние исследования не находят оснований полагать, что такой уровень воздействия может оказать пагубное воздействие на организм.
И наоборот, исследователи не обнаружили положительного воздействия переносных магнитов, которые обычно продаются как панацея от многих болезней, включая артрит. Но это не мешает людям по всему миру покупать их в качестве лекарств.
Какой самый сильный магнит можно купить? Мы обнаружили!
Говоря о магнитах, мы часто думаем о небольших металлических предметах. В мире искусственных супермагнитов это далеко не так. На создание самого сильного магнита в мире ушло более двух с половиной лет и более 3,5 миллионов долларов.
Какой самый сильный магнит? В настоящее время самым сильным магнитом в мире является искусственный импульсный магнит, представляющий собой тип электромагнита, в Токийском университете. Исследователи смогли создать магнитное поле, которое достигало 1200 тесла.
Чтобы по-настоящему оценить, насколько невероятными являются 1200 тесла, естественное магнитное поле Земли составляет одну двадцатитысячную тесла! Созданный нами сильнейший аппарат медицинской визуализации в 400 раз слабее этого импульса.
Взрыв, последовавший за магнитным импульсом, погнул металлический корпус, в котором находилось устройство, и распахнул двери. Если вас интересует тема сильных магнитов, вся информация, которую вы ищете, содержится в разделах этой статьи.
Какой самый сильный магнит?
Магниты используются во многих аспектах нашей повседневной жизни, от небольшой задачи по размещению фотографии на холодильнике до управления самолетом в открытом космосе.
С учетом сказанного, безусловно, существуют разные уровни силы, которые присваиваются каждому отдельному типу магнита, которых существует множество. Прежде чем мы сможем перейти к теме того, что такое самый сильный магнит, нам нужно коснуться основных моментов того, из чего состоит каждый тип магнита.
Взгляните на список ниже, чтобы получить общее представление, и продолжайте читать, чтобы узнать все подробности.
Основные типы магнитов
- Постоянные магниты
- Временные магниты
- Электромагниты
Постоянные магниты — это почти то же самое, на что они похожи: постоянные магниты.
Другими словами, они имеют непрерывное магнитное поле.
Плотность магнитного потока или магнитное поле В — другие термины, используемые для описания этого постоянного магнитного поля.
Эти магниты могут притягивать некоторые материалы на расстоянии почти волшебным образом благодаря этому полю, которое простирается за пределы самого физического магнита.
Невидимое магнитное поле вокруг постоянных магнитов позволяет им притягивать определенные материалы. Наиболее очевидными материалами, которые притягиваются постоянными магнитами, являются железо и металлы, содержащие железо, такое как сталь.
Существуют и другие материалы, подобные этому, которые они могут притягивать, которые называются ферромагнитными материалами. Примерами других ферромагнитных материалов являются кобальт, никель, гадолиний, магнит и марганец.
Большинство ферромагнитных материалов являются металлами. Они характеризуются своей уникальной кристаллической структурой, а также составом материала.
Материалы, подобные этим, также могут называться временными магнитами, хотя это описание несколько вводит в заблуждение.
Временные магниты работают так же, как и постоянные магниты, но по контракту им требуется сильное магнитное поле, чтобы вообще работать.
Часто изготавливаются из более мягких металлов. Это означает, что у них нет постоянного магнитного поля, о котором мы обычно думаем, когда слышим слово «магнит».
Временные магниты очень полезны для электромагнитов в двигателях, а также для других подобных применений. Некоторыми распространенными примерами временных магнитов являются гвозди, скрепки или дверцы холодильника.
Итак, когда вы думаете о магнитах, притягивающих другие объекты, они не только притягивают их, но и временно придают им магнитный заряд, превращая их во временные магниты.
Электромагниты — это другой вид магнитов. Их изготавливают, помещая кусок металлического сердечника, который часто состоит из смеси железа, в проволочную катушку, по которой течет электрический ток.
Когда электричество проходит через эту катушку, оно создает очень сильное магнитное поле. Это поле можно сделать сильнее или слабее в зависимости от того, сколько проволочных катушек используется, а также от того, сколько электричества проходит через них.
Что делает электромагниты уникальными, помимо их электрического состава, так это то, что как только вы отключаете электричество, поле немедленно исчезает. Эти электромагниты используются во многих современных устройствах, но отличным примером является большой диск на крановых машинах, используемых на свалках.
Хотя в электромагнитах используется совершенно другой метод создания магнитного поля, это поле работает так же, как и поле постоянного магнита. Он может улавливать те же материалы, временно воздействуя на их атомы и домены своей магнитной силой.
Неудивительно, что, хотя мы можем делать чрезвычайно сильные магниты из редкоземельных металлов, самые мощные магниты создаются человеком с помощью электромагнита.
Хотя мы можем создавать сильные постоянные магниты, самое сильное магнитное поле, которое мы можем создать, — это импульсный магнит.
Эти магниты производят очень временный магнитный импульс, который длится доли секунды.
Ведущий автор исследования Токийского университета Сёдзиро Такэяма уже 20 лет пытается превысить 1000 тесла. В импульсных магнитах, подобных этому, создается ряд катушек с внутренними медными катушками.
Через них проходит интенсивная энергия мощностью 3,2 мегаджоуля, при которой внутренние медные катушки разрушаются со скоростью более 3 миль в секунду.
Когда это происходит, магнитное поле внутри этих катушек сжимается, достигая интенсивных высоких уровней, и в конечном итоге полностью разрушается, что приводит к большому взрыву.
Люди смогли создать большие магнитные поля, однако ни одно из них не удалось провести в помещении.
Российские и американские исследователи провели испытания на открытом воздухе с использованием взрывчатых веществ и магнитных катушек, которые, как утверждается, создавали поля силой до 2800 тесла.
Самая большая проблема заключается в том, что из-за внешней среды крайне сложно проводить точные измерения и испытания.
Хотя этот мощный импульс впечатляет, у нас также есть значительные электромагниты, которые могут непрерывно генерировать очень высокие импульсы тесла. Project 11, самый мощный в мире магнит сопротивления, может достигать 41,4 тесла.
Название «Проект 11» было отсылкой к псевдодокументальному фильму «Это Spinal Tap» и фразе «Увеличить до 11». Проект 11 находится в Национальной лаборатории сильного магнитного поля и превосходит последний самый мощный магнит сопротивления на впечатляющие восемь процентов.
Инженеры Национальной лаборатории сильного магнитного поля смогли толкнуть этот магнит благодаря целому ряду факторов, одним из которых является мощность постоянного тока (32 мегаватта).
Инженеры, у которых есть опыт проектирования других сильных магнитов в лаборатории, смогли значительно улучшить электрический ток, проходящий через катушку.
Более крупный магнит также позволил им использовать немного больше катушек, что позволило лучше распределять электричество.
Обычно эти резистивные магниты используются для исследований. Эти магниты используются, чтобы помочь нам лучше понять материалы, которые лучше всего подходят для квантовой науки, такой как квантовые компьютеры.
Хотя это приложение кажется очень футуристическим, оно также используется для тестирования таких вещей, как лекарства от болезни Альцгеймера и их влияние на мозг, или для изучения молекулярного состава материалов.
Итак, вернемся к вопросу о сильнейшем магните. Мы уже установили, что электромагниты — самые сильные из тех, что мы можем сделать.
Чтобы продолжить, взгляните на краткий список внизу, который даст вам представление о том, какие другие типы магнитов уступают могущественным электромагнитам.
Самые сильные общие типы магнитов (по порядку):
- Электромагнит
- Постоянный магнит (неодимовый)
- Временные магниты
Постоянные магниты, или, точнее, неодимовые магниты, занимают второе место после самых сильных электромагнитов номер один.
Эти типы магнитов состоят из редкоземельных материалов, которые являются одними из самых прочных веществ, которые можно найти в мире.
При производстве неодимовых магнитов смесь или сплав этих химических элементов измельчают в мелкий порошок, а затем тщательно уплотняют и придают форму магниту.
При обсуждении темы самых сильных магнитов неодим определенно является главным претендентом. Хотя они и не обязательно такие сильные, остальные постоянные магниты следуют сразу за ним в этом списке.
Наконец, временные магниты обладают наименьшей силой из всех типов магнитов. Это связано с тем, что они не имеют собственного магнитного поля или силы. Вместо этого они зависят исключительно от магнитной силы более сильного магнита, находящегося поблизости.
При отсутствии этой опорной силы временные магниты вообще не магнитятся.
Хотя технически то же самое можно сказать об электромагнитах, поскольку они также считаются временными, они все же намного сильнее по сравнению с ними.