Generering av enormt kraftige magnetfelter er noe som har blitt studert siden det amerikanske atombombeprosjektet under andre verdenskrig, og som på 1950-tallet bare ble gjennomført av Sovjetunionen (Russland) og USA.
Siden er andre land – og ikke minst Japan – kommet godt i gang innenfor dette feltet, og det er i Japan at en ny imponerende rekord nå har blitt satt.
Her har forskere fra Tokyo universitet generert et magnetfelt med en styrke på 1200 tesla. Resultatet er beskrevet i en ny artikkel i Review of Scientific Instruments.
Dette er ikke den absolutte rekorden – den tilhører russerne, som i 2001 kom opp til 2800 tesla. Men det skjedde ved bruk av sprengstoff, og foregikk utendørs.
Japanerne har nå innendørsrekorden, og den er satt under fullt kontrollerbare forhold.
For å sette styrken i perspektiv, er feltstyrken av Jordens magnetfelt omkring 50 mikrotesla, og de superledende magnetene ved Cern produserer en feltstyrke på 8 tesla.
- Norsk gjennombrudd: Spinnstrøm-teknologien kan gi oss datamaskiner som knapt bruker strøm
Laser, eksplosjon eller elektromagnetisme
Ekstremt høye feltstyrker på over 1000 tesla gir mulighet for å studere materialer på helt nye måter. Dette er også et felt som er særlig relevant for forskning på fusjonsenergi.
Men det finnes flere metoder for å generere høye feltstyrker.
Det er for eksempel mulig ved bruk av kraftige lasere, selv om disse bare klarer å levere høye feltstyrker i noen få nanosekunder.
En annen teknikk er å generere et magnetfelt i en metallsylinder, og deretter presse sylinderen sammen. Dermed blir feltstyrken større i et mindre område, og den høye feltstyrken kan opprettholdes i mikrosekunder eller lengre.
Sammenpressingen eller implosjonen av metalsylinderen kan skje ved av sprengstoffer. Det var dette russerne brukte i sitt rekordforsøk, som ble rapportert i 2001.
Ulempen er selvfølgelig at man ikke har så mye kontroll over eksperimentet, og hele oppsettet ødelegges ved forsøket.
En annen måte er å foreta sammenpressingen basert på elektrisk energi som kan lagres i store kondensatorer.
Denne energien kan sendes til en spole som omslutter metallsylinderen, og som på forhånd har et magnetfelt på noen få tesla. Magnetfeltet i spolen vil gi en kraftpåvirkning på metallsylinderen, som presses sammen med en fart på opptil noen få kilometer i sekundet, noe som får feltstyrken til å øke.
Denne teknikken kan reguleres helt nøyaktig, og det er mulig å opprettholde den høye feltstyrken i nærheten av 1000 tesla i omkring 100 mikrosekunder.
Metoden går under navnet elektromagnetisk flukskompresjon, eller EMFC etter den engelske forkortelsen.
Presses sammen med 5 km i sekundet
I det nye rekordforsøket lagrer man en energi på 5 MJ. Strømstyrken i spolen er maksimalt på 8 MA.
Dette er med på å presse sammen en kobbersylinder med en opprinnelig indre diameter på 116 mm og en tykkelse på 1,5 m til en indre diameter på 2,7 mm.
Hastigheten som metallsylinderen imploderer med er 5000 m/s. Dette øker den magnetiske feltstyrken fra opprinnelig 3,2 tesla til 1200 tesla i sylinderens hulrom.
- Ekstreme krav til logistikk: Dette huset inneholder et av Europas mest avanserte anlegg for bildediagnostikk og forskning
