Bence
Zsebben elférő szupermágnes: új áttörés
A fizika szempontjából egészen rendkívüli áttörést értek el az ETH Zürich kutatói: egy olyan szupravezető mágnes erejét sűrítették tenyérnyi eszközbe, amelyhez korábban egy kisebb épület méretű berendezés kellett. Ez a szinte Tony Starkot idéző fejlesztés beláthatatlan lehetőségeket nyithat meg a magfúzió és a magmágneses rezonancia területén. Különösen nagy előrelépést jelenthet, hogy a magmágneses rezonanciához szükséges komplett berendezések egy része a jövőben akár asztali méretűvé válhat.
Az ETH Zürich a világ egyik vezető műszaki egyeteme, a Kémiai és Alkalmazott Biotudományi Tanszék kutatói pedig kétféle mágnest is készítettek speciális szupravezető szalagból. Egyik sem volt nagyobb 2,5 hüvelyknél átmérőben. Ezekkel elképesztő, 38, illetve 42 teslás mágneses teret hoztak létre. Összehasonlításképp: a floridai National High Magnetic Field Laboratory világrekorder hibrid rezisztív mágnese 45 teslás mezőt képes előállítani.
Ehhez azonban már a megépítése is komoly erőforrásokat igényelt: 15 millió dollárt, 35 tonna anyagot 22 láb magas elrendezésben, valamint annyi rézvezetéket, amennyiből 80 családi ház teljes elektromos kábelezése kijönne. A működtetéséhez pedig mindez kell: 33 megawatt teljesítmény, percenként 15 000 liter víz, valamint 2800 liter folyékony hélium, hogy -271 Celsius-fokra lehűtsék. Az igazsághoz hozzátartozik, hogy ezt a rendszert még 1999-ben építették, és azóta több fejlesztés is megközelítette a 40 teslás mágneses teret jóval kisebb berendezésekkel.
Az ETH Zürich kutatói az áttörést jelentő prototípusokat úgy készítették el, hogy lapos REBCO-szalagot (rare earth barium copper oxide) korong alakú tekercsekbe, úgynevezett „palacsintákba” tekerték, majd ezeket egymásra rakták. Ezzel a mágneses teret kis térfogatba tudták sűríteni, miközben a hagyományos megoldásokhoz képest jóval rövidebb szalaghosszra volt szükség.
Épp ezeknek a „palacsintáknak” a kis mérete a konstrukció sikerének kulcsa – még ha elsőre furcsának is hangzik. Mivel nem voltak illesztések, törések a szalagban, és szigetelés sem került a tekercsek közé, nem lépett fel vezetőképesség-veszteség. Ez pedig azt is jelentette, hogy nem kellett extra energiával és hűtéssel kompenzálni a veszteséget.
Amikor a kutatók 1000 amperes áramot vezettek át rajtuk, a sűrű, megszakítás nélküli REBCO-szalagtekercsek 38 és 42 tesla közötti mágneses teret hoztak létre.
A magmágneses rezonancia, vagyis az NMR egy csúcstechnológiás módszer a szubatomi részecskék vizsgálatára. A kutatók már a 38 teslás mágnessel is képesek voltak NMR-méréseket végezni, ezért tanulmányukban azt írják: ezek a mini „szupermágnesek” világszerte széles körben elérhetővé tehetik a nagy térerősségű NMR-t és más alkalmazásokat is.
