Vědci z ETH Curych dosáhli průlomu: Sílu obřího magnetu vtěsnali do dlaně ruky

Vědci z ETH Curych dosáhli mimořádného průlomu ve fyzice, když se jim podařilo zmenšit výkon supravodivého magnetu o velikosti malé budovy do zařízení, které se vejde do dlaně ruky.

Vědci z ETH Curych dosáhli mimořádného průlomu ve fyzice, když se jim podařilo zmenšit výkon supravodivého magnetu o velikosti malé budovy do zařízení, které se vejde do dlaně ruky. Tento úspěch, připomínající technologie z filmů o Tonym Starkovi, otevírá netušené možnosti v oblastech jaderné fúze a nukleární magnetické rezonance (NMR).

Konkrétně by tento objev mohl proměnit rozsáhlé instalace potřebné pro NMR v zařízení, která by se vešla na stůl. Výzkumníci z Katedry chemie a aplikovaných biologických věd na ETH Curych, jedné z předních světových technických univerzit, úspěšně vytvořili dva typy magnetů ze speciální supravodivé pásky. Žádný z těchto magnetů nepřesáhl průměr 2,5 palce (přibližně 6,35 cm). S těmito kompaktními zařízeními dokázali generovat magnetická pole o neuvěřitelné síle 38 a 42 tesla.

Pro srovnání, světový rekordman, hybridní odporový magnet v National High Magnetic Field Laboratory na Floridě, generuje pole o síle 45 tesla. Jeho konstrukce z roku 1999 však vyžadovala investici 15 milionů dolarů, 35 tun materiálu uspořádaného do výšky 22 stop (přibližně 6,7 metru) a dostatek měděných drátů pro elektrické instalace v 80 rodinných domech. Provoz tohoto gigantického zařízení navíc spotřebuje 33 megawattů energie, 4 000 galonů (přibližně 15 000 litrů) vody za minutu a 2 800 litrů tekutého helia pro chlazení na -456 °Fahrenheita (přibližně -271 °C). I když je třeba uznat, že od roku 1999 došlo k pokroku a menší zařízení se přiblížila 40tesla magnetickým polím, rozdíl v měřítku a potřebných zdrojích je stále ohromující.

Vědci z ETH Curych vytvořili své revoluční prototypy navíjením ploché pásky REBCO (oxid mědi a vzácných zemin barya) do diskových cívek zvaných „palačinky“, které poté naskládali na sebe. Tímto způsobem koncentrovali magnetické pole do malého objemu a zároveň použili mnohem kratší délku pásky než u tradičních konstrukcí. Klíčem k úspěchu je paradoxně malá velikost těchto „palačinek“. Bez spojů, přerušení pásky nebo izolace mezi cívkami nedochází ke ztrátě vodivosti, což eliminuje potřebu dodatečné energie a chlazení k překonání těchto ztrát. Když výzkumníci do cívek pumpovali proud o síle 1 000 ampérů, husté, nepřerušené cívky z pásky REBCO generovaly pole o síle mezi 38 a 42 tesla.

Nukleární magnetická rezonance (NMR) je špičková metoda pro zkoumání subatomárních částic. Použitím pouze 38tesla magnetu se vědcům podařilo provést NMR, což ve své studii naznačuje, že tyto mini-mega magnety by mohly umožnit široce dostupnou vysokopólovou NMR a další aplikace po celém světě. Tento objev tak představuje významný krok k demokratizaci pokročilých vědeckých nástrojů a otevírá dveře k dalším inovacím v mnoha oblastech.