Magneten har fått navnet Little Big Coil 3. (Bilde: Fra studien Seungyong Hahn mfl: 45.5-tesla direct-current magnetic field generated with a high-temperature superconducting magnet, Nature, juni 2019)
Her er verdens sterkeste magnet
− En ingeniørbragd, sier norsk professor emeritus.
Verdensrekorden for magneter har i mange år vært på 45 Tesla. Til sammenligning har magneter du kan kjøpe hos en jernvarehandel en styrke på 1−2 Tesla.
Men nå har forskere ved Florida State University slått rekorden. Den nye testmagneten er på størrelse med en brusboks og kommer opp i 45,5 Tesla.
− Det er en stor bragd å lage dette, sier Arne Torbjørn Skjeltorp, professor Emeritus ved Universitetet i Oslo, som har jobbet med magneter i årevis.
− Det er bare snakk om en halv Tesla, men de har pushet grensen litt oppover. Verdensrekorder – de er kjekke å ha.
To magneter med hvert sitt magnetfelt
Ved å sende strøm gjennom metalliske tråder, surret rundt og rundt til en magnetisk spole, har forskere klart å lage stadig sterkere magneter.
Den nye magneten er egentlig to slike magneter, hvor den ene er plassert inni den andre. Den ytterste er en klassisk magnet laget av kobber. Den har en styrke på 31,1 Tesla, ifølge studien som er publisert i tidsskriftet Nature. Men denne magneten har sine begrensninger.
− Problemet med vanlig kobbertråd, som du kan bruke i en magnetisk spole, er at det blir veldig varmt, sier Skjeltorp.
Så det er den innerste magneten, på 14,4 Tesla, som er gjennombruddet. Den er nemlig laget av en ny kombinasjon av grunnstoffer, som gjør magneten til en superleder med helt spesielle egenskaper.
Elektroner i pardans
Fordelen med superledere er at de ikke blir varme når du sender strøm gjennom dem.
Elektronene i en superleder oppfører seg nemlig annerledes enn i andre metallblandinger, forklarer Skjeltorp.
− Du kan sammenligne det med Wienervals. I en superleder danser elektronene sammen to og to og sklir forbi hverandre uten problem. Men hvis du bare sendte danserne ut på dansegulvet hver for seg fra hver sin side, ville det bli mye støy og kollisjoner.
Den nye superlederen genererer altså ikke varme, men dette gjelder bare opp til et visst punkt. Så det rekordhøye magnetfeltet på til sammen 45,5 Tesla var ved smertegrensen for hvor mye strøm de kunne sende gjennom magnetene.
Høy temperatur på 200 minusgrader
En av den nye superlederens beste egenskaper er at den fungerer ved høye temperaturer, skriver forskerne i den nye studien. Men det magnetforskerne kaller for høytemperatur, er ikke akkurat sydenvarme.
− Høytemperatur er et par hundre minus. Det er 70 grader over nullpunktet, forklarer Skjeltorp.
De fleste superledere brukt i magneter, må nemlig kjøles ned mot det absolutte nullpunktet på 273 minusgrader for at materialet skal bli superledende.
Da trengs det flytende helium, som er nesten nede på denne temperaturen. Men for den nye superlederen holder det å bruke flytende nitrogen, som er på hele 200 minusgrader. Skjeltorp mener dette har stor betydning for fagfeltet, ikke minst på grunn av prisforskjellen.
− Forskjellen i pris mellom flytende helium og flytende nitrogen er som mellom en god whisky og melk.
Forstå hva som skjer på sola
Så hva verdens sterkeste magnet brukes til?
Foreløpig er den bare på et eksperimentelt stadium. Og selv om magneten er verdens sterkeste, er den altså bare på størrelse med en brusboks.
Men generelt kan veldig sterke magneter brukes til å forstå hvordan nye stoffer er bygd opp og hvordan de oppfører seg. Skjeltorp mener magneter som denne også kan lære oss om hvordan stoffer oppfører seg i verdensrommet.
− På sola er det for eksempel ekstreme magnetfelt. Sterke magneter kan lette litt på sløret for hva som skjer i astrofysikken.
Men det viktigste med den nye magneten er kanskje at den baner vei for enda sterkere magneter, har en av forskerne bak den nye studien, David Larbalestier, uttalt til nettavisen Gizmodo.
Referanse:
Seungyong Hahn mfl: 45.5-tesla direct-current magnetic field generated with a high-temperature superconducting magnet, Nature, juni 2019
