985特斯拉!东京大学利用电磁浓缩法制造出世界最强磁场

新技术 2018年02月06日
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产生世界上最强磁场的实验装置(东京大学研究团队供图)

日前,东京大学物性研究所的岳山正二郎教授、中村大辅助教以及泽部博信技术员所组成的研究团队采用“电磁浓缩法”,成功制造出了985特斯拉的磁场,为目前世界上最高的磁感应强度。这一成果预示了未来产生1000特斯拉超强磁场,以及在该强度级别的极限超强磁场环境下进行物性测量的可能性。

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通过电磁浓缩法产生超大磁场的方法示意图(东京大学研究团队供图)

“电磁浓缩法”的主要原理如上图所示,在两侧设置产生用于磁通浓缩的原初磁场的脉冲电磁铁,在主线圈的中心设置被称为“内胆(liner)”的金属筒,通过在主线圈中瞬时流过大电流,将由原初磁场产生的磁力线封闭在内胆的内部,使用电磁感应所产生的电磁应力使金属内胆快速收缩,从而超高速地压缩磁通并得到超强磁场。

此次的研究成果大幅刷新了之前由该团队创造的730特斯拉的记录,已经非常接近1000特斯拉的目标。

东京大学物性研究所从上世纪70年代开始,从事利用脉冲法制造超强磁场和在该磁场的极限环境下进行物性物理学应用研究的相关研发工作。中村助教利用独立研发出的模拟实验,推测出采用岳山教授设计出的用于电磁浓缩的高效磁场产生线圈,通过调整原初磁场的设定值,有很大可能能够产生更强的磁场。此外,由于接近1000特斯拉的磁场会产生强烈的电磁噪声、伴随着磁通量收缩而产生的冲击波,以及其他的电磁绝缘遭到破坏的问题,因此,在当前的技术水平下,以电学测量的方式仅能测量600特斯拉以内的电磁强度。该研究团队利用光学测量的方式,通过多方努力,最终实现了对磁场强度的最高点附近进行精确测量。

此次的研究成果能够人工控制磁场产生的时间和地点,并且可以对其进行具有可信度的物理测量,因此能够为解开半导体、纳米材料、有机物质、超导体、磁体等固体物理量子现象方面的未解之谜提供帮助,在物理学和材料学领域发挥的作用备受期待。

该成果预计将发表在2月18日出版的《Review of Scientific Instruments》上,该杂志是测量及装置研发领域的世界顶级权威杂志。

文/ 客观日本编辑部

相关链接:
新闻稿「世界最高磁場の大幅記録更新985テスラを達成 −電磁濃縮法により、物性測定に実用可能な超強磁場を発生」[网址]

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