แม่เหล็กชิ้นล่าสุดของ National MagLab ทำลายสถิติโลก นับเป็นยุคใหม่ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์

เมื่อวันที่ 8 ธันวาคม แม่เหล็กใหม่นี้มีสนามแม่เหล็กถึง 32 เทสลา เทสลาเป็นหน่วยความแรงของสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กติดตู้เย็นขนาดเล็กประมาณ .01 เทสลา สร้างขึ้นจากการรวมกันของตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูงแบบใหม่ "32 T" จะช่วยให้นักฟิสิกส์ศึกษาวัสดุในการสำรวจว่าอิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรและสภาพแวดล้อมของอะตอมของพวกมัน ทำให้เกิดอุปกรณ์ใหม่ที่จะกำหนดรูปร่างโลกของเรา เป็นเวลาหลายทศวรรษที่สถิติโลกสำหรับแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดได้ก้าวไปข้างหน้าทีละน้อย การก้าวกระโดดเพียงครั้งเดียวนี้ยิ่งใหญ่กว่าการปรับปรุงทั้งหมดในช่วง 40 ปีที่ผ่านมารวมกัน Greg Boebinger ผู้อำนวยการของ MagLab กล่าวว่า "นี่เป็นขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีแม่เหล็ก ซึ่งเป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริงในการสร้าง" "การออกแบบแม่เหล็กอันล้ำสมัยนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เรานำเสนอเทคนิคการทดลองใหม่ๆ ที่ห้องแล็บเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มพลังให้กับเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อื่นๆ เช่น รังสีเอกซ์และการกระเจิงของนิวตรอนทั่วโลก" นับเป็นปีที่ยอดเยี่ยมสำหรับ MagLab Boebinger กล่าว: 32 T เป็นแม่เหล็กบันทึกสถิติโลกชิ้นที่สามที่ทดสอบในช่วง 13 เดือนที่ผ่านมา ตามหลังแม่เหล็กตัวต้านทาน 41.4 เทสลา ที่ทดสอบเมื่อฤดูร้อนที่แล้ว และแม่เหล็ก 36-tesla Series Connected Hybrid เต็มสนามในเดือนพฤศจิกายน 2559 "เรากำลังดำเนินการ" Boebinger กล่าว แม่เหล็กชนิดใหม่นี้แสดงถึงความสำเร็จครั้งสำคัญของความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่สร้างความปั่นป่วนอย่างมากในชุมชนวิทยาศาสตร์เมื่อมันถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อ 31 ปีที่แล้ว ตัวนำยิ่งยวดเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสมบูรณ์แบบ (ไม่เหมือนกับทองแดง ซึ่งอิเล็กตรอนต้องเจอกับแรงเสียดทานมาก) เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำซึ่งถูกค้นพบเมื่อศตวรรษที่แล้ว ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดเท่านั้น และโดยทั่วไปจะหยุดทำงานภายในสนามแม่เหล็กที่สูงกว่าประมาณ 25 เทสลา ข้อจำกัดดังกล่าวได้จำกัดความแรงของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด แต่ในปี 1986 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงตัวแรก ซึ่งไม่เพียงแต่ทำงานที่อุณหภูมิอุ่นขึ้นเท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่าสำหรับนักออกแบบแม่เหล็กและนักวิทยาศาสตร์ก็คือ ยังทำงานในสนามแม่เหล็กที่สูงมากอีกด้วย สามทศวรรษต่อมา แม่เหล็ก 32 เทสลาใหม่เป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันหลักชิ้นแรกที่เกิดจากการค้นพบที่ได้รับรางวัลโนเบล ความแรงของสนามแม่เหล็ก 32 เทสลาถูกสร้างขึ้นด้วยการผสมผสานระหว่างแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบธรรมดาหรืออุณหภูมิต่ำที่ผลิตโดยพันธมิตรในอุตสาหกรรมอย่าง Oxford Instruments และวัสดุตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงที่เรียกว่า YBCO ซึ่งประกอบด้วยอิตเทรียม แบเรียม ทองแดง และออกซิเจน ด้วยการเป็นพันธมิตรกับ SuperPower Inc. นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของ MagLab ได้ทำงานเป็นเวลาหลายปีเพื่อสร้างรูปร่างวัสดุที่ยุ่งยากให้เป็นแม่เหล็กที่เชื่อถือได้ ในส่วนหนึ่งของกระบวนการนั้น พวกเขาได้พัฒนาเทคนิคใหม่ๆ ในการหุ้มฉนวน การเสริมกำลัง และการลดพลังงานให้กับระบบ Huub Weijers นักวิทยาศาสตร์ของ MagLab ผู้ดูแลการก่อสร้างกล่าวว่าสำหรับผลกระทบที่ทำลายสถิติทั้งหมด 32 T เป็นเพียงจุดเริ่มต้น "เราได้เปิดอาณาจักรใหม่ที่ยิ่งใหญ่" Weijers กล่าว "ผมไม่รู้ว่าขีดจำกัดนั้นคืออะไร แต่เกิน 100 เทสลาแล้ว วัสดุที่จำเป็นมีอยู่จริง มีเพียงเทคโนโลยีและเงินดอลลาร์เท่านั้นที่อยู่ระหว่างเรากับ 100 เทสลา" ในฐานะที่เป็นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด 32 T จึงมีสนามที่มีความเสถียรสูงและเป็นเนื้อเดียวกัน เหมาะสำหรับการทดลองที่มีความละเอียดอ่อน ด้วยการผสมผสานความแข็งแกร่งและความมั่นคงเข้าด้วยกัน ทำให้นักวิจัยได้รับสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก “ระบบใหม่และแม่เหล็กที่จะตามมา จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าถึงข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เคยเป็นไปได้มาก่อน” ลอรา กรีน นักฟิสิกส์ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ MagLab กล่าว "เราคาดว่าสิ่งนี้จะช่วยสร้างรากฐานใหม่ในด้านการวิจัยที่หลากหลาย นักฟิสิกส์รู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษกับความก้าวหน้าของสสารควอนตัม ซึ่งมีวัสดุบางเฉียบที่ใหม่และมีความสำคัญทางเทคโนโลยี เช่นเดียวกับสถานะใหม่ที่แปลกใหม่ของสสารในวัสดุทอพอโลยีและแม่เหล็กเชิงซ้อน วัสดุ." เครื่องมือใหม่นี้คาดว่าจะพร้อมใช้งานโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มาเยี่ยมชมในปีหน้า เช่นเดียวกับแม่เหล็กทั้งหมดในห้องแล็บ นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกสามารถใช้มันเพื่อสำรวจฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยาใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุ สุขภาพ และพลังงาน