Οι επιστήμονες πρέπει να είναι σε θέση να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία στη Γη που ανταγωνίζονται τη δύναμη αυτών που παρατηρούνται σε μαύρες τρύπες και αστέρια νετρονίων, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Τέτοια ισχυρά μαγνητικά πεδία, τα οποία θα δημιουργηθούν με ανατινάξεις μικροσωληνίσκων με λέιζερ, είναι σημαντικά για τη διεξαγωγή βασικής φυσικής, επιστήμης υλικών και αστρονομικής έρευνας, σύμφωνα με μια νέα ερευνητική εργασία που γράφτηκε από τον μηχανικό του Πανεπιστημίου της Οζάκα Masakatsu Murakami και συνεργάτες. Δημοσιεύθηκε στις 6 Οκτωβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Open-access .
Τα περισσότερα μαγνητικά πεδία στη Γη, ακόμη και τεχνητά, δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά. Η μαγνητική τομογραφία (MRI) που χρησιμοποιείται σε νοσοκομεία παράγει συνήθως πεδία περίπου 1 tesla ή 10.000 gauss. Ορισμένες ερευνητικές μηχανές MRI χρησιμοποιούν πεδία τόσο υψηλές όσο 10,5 Tesla , ή 105.000 Gauss, και ένα εργαστηριακό πείραμα 2018 που περιλαμβάνουν τα λέιζερ δημιούργησε ένα πεδίο επάνω σε περίπου 1.200 tesla , ή λίγο πάνω από 1 kilotesla. Αλλά κανένας δεν έχει φτάσει με επιτυχία υψηλότερα από αυτό.
Τώρα, νέες προσομοιώσεις δείχνουν ότι θα πρέπει να είναι δυνατή η δημιουργία ενός πεδίου megatesla – δηλαδή ενός πεδίου 1 εκατομμυρίου tesla. Ο Murakami και η ομάδα του χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις υπολογιστών και μοντελοποίηση για να βρουν ότι η λήψη υπερβολικά έντονων παλμών λέιζερ σε κοίλους σωλήνες διαμέτρου λίγων μικρών θα μπορούσε να ενεργοποιήσει τα ηλεκτρόνια στο τοίχωμα του σωλήνα και να προκαλέσει κάποια άλματα στην κοίλη κοιλότητα στο κέντρο του σωλήνα , που υποσκάπτει το σωλήνα. Οι αλληλεπιδράσεις αυτών των εξαιρετικά θερμών ηλεκτρονίων και το κενό που δημιουργείται καθώς ο σωλήνας εισέρχεται οδηγεί στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Η ροή των ηλεκτρικών φορτίων είναι αυτό που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Σε αυτήν την περίπτωση, η τρέχουσα ροή μπορεί να ενισχύσει ένα προϋπάρχον μαγνητικό πεδίο με δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους, βρήκαν οι ερευνητές.
Το μαγνητικό πεδίο megatesla δεν θα διαρκούσε πολύ, εξασθενίζοντας μετά από περίπου 10 νανοδευτερόλεπτα. Αλλά είναι αρκετός χρόνος για σύγχρονα πειράματα φυσικής, τα οποία συχνά λειτουργούν με σωματίδια και συνθήκες που εξαφανίζονται από την ύπαρξη σε πολύ λιγότερο από το ριπή οφθαλμού.
Ο Murakami και η ομάδα του χρησιμοποίησαν περαιτέρω προσομοιώσεις υπερυπολογιστών για να επιβεβαιώσουν ότι αυτά τα εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία είναι προσβάσιμα για τη σύγχρονη τεχνολογία. Υπολόγισαν ότι η δημιουργία αυτών των μαγνητικών πεδίων στον πραγματικό κόσμο θα απαιτούσε ένα σύστημα λέιζερ με ενέργεια παλμού 0,1 έως 1 κιλό και συνολική ισχύ 10 έως 100 πετρελαίου. (Ένα petawatt είναι ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια watt.) Τα δέκα petawatt λέιζερ έχουν ήδη αναπτυχθεί ως μέρος της ευρωπαϊκής υποδομής Extreme Light και οι Κινέζοι επιστήμονες σχεδιάζουν να κατασκευάσουν ένα λέιζερ 100 petawatt που ονομάζεται Station of Extreme Light, σύμφωνα με το περιοδικό Science Magazine το 2018. .
Τα υπερμαγνητικά μαγνητικά πεδία έχουν πολλές εφαρμογές στη θεμελιώδη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης σκοτεινής ύλης . Οι μαγνήτες Superstrong μπορούν επίσης να περιορίσουν το πλάσμα εντός των πυρηνικών αντιδραστήρων σύντηξης σε μια μικρότερη περιοχή, ανοίγοντας το δρόμο για βιώσιμη ενέργεια σύντηξης στο μέλλον.