Imanes resistivos en los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei.Fuente: CHMFL/Folleto vía Xinhua/Alamy
China alberga ahora el imán resistivo más poderoso del mundo, que ha producido un campo magnético más de 800.000 veces más fuerte que el de la Tierra.
El 22 de septiembre, un imán en la Instalación de Alto Campo Magnético Estático (SHMFF) en los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China mantuvo un campo magnético estático de 42,02 Tesla. Este logro supera por poco el récord de 41,4 Tesla establecido en 2017 por un imán resistivo en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético de EE. UU. (NHMFL) en Tallahassee, Florida. Los imanes resistivos están hechos de alambre metálico enrollado y se utilizan ampliamente en instalaciones magnéticas en todo el mundo.
El historial de China sienta las bases para construir imanes confiables que puedan sostener campos magnéticos más fuertes que nunca, lo que podría ayudar a los investigadores a descubrir nueva física sorprendente, dice Joachim Wosnitza, físico del Laboratorio de Alto Campo Magnético en Dresden, Alemania.
El imán resistivo, abierto a usuarios internacionales, es la segunda contribución importante del país a la búsqueda global de producir campos magnéticos cada vez mayores. En 2022, el imán híbrido de SHMFF, que combina un imán resistivo y un imán superconductor, produjo un campo de 45,22 Tesla, lo que lo convierte en el imán en funcionamiento en estado estacionario más potente del mundo.
herramienta de búsqueda
Los imanes de alto campo son herramientas útiles para revelar propiedades ocultas de materiales avanzados, p. Superconductores – Materiales que transportan corriente eléctrica sin producir calor residual a temperaturas muy bajas. Los campos elevados también brindan la oportunidad de vislumbrar fenómenos físicos completamente nuevos, dice Marc-Henri Julien, físico de materia condensada del Laboratorio Nacional de Campos Magnéticos Extremos en Grenoble, Francia. “Puedes crear nuevos estados de la materia o manipularlos”, dice Julian.
Los campos elevados también son útiles para experimentos que dependen de mediciones muy sensibles, porque mejoran la resolución y hacen que los fenómenos débiles sean más fáciles de ver, dice Alexander Eaton, físico de materia condensada de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. “Cada Tesla adicional es exponencialmente mejor que el anterior”, afirma.
Guangli Quang, físico especializado en campos magnéticos elevados en el SHMFF, dice que el equipo pasó años ajustando el imán para alcanzar el último récord. “No fue fácil lograrlo”, afirma.
Fiable pero caro
Los imanes resistivos son una tecnología antigua, pero pueden mantener campos magnéticos elevados durante períodos más largos que sus homólogos híbridos más nuevos y totalmente superconductores, afirma Wosnitza. Sus campos magnéticos también se pueden aumentar mucho más rápido, lo que los convierte en herramientas experimentales versátiles. “Puedes simplemente girar la manija y pasar de cero a campos altos en cuestión de minutos”, dice.
El gran inconveniente de los imanes resistivos es la cantidad de energía que consumen, lo que los hace caros, afirma Eaton. Por ejemplo, el imán resistivo SHMFF atrajo 32,3 mW de electricidad para producir un campo estándar. “Es necesario tener un argumento científico muy bueno para justificar ese recurso”, dice Eaton.
Este desafío está impulsando la carrera para desarrollar imanes superconductores totalmente híbridos que puedan generar campos elevados con menor energía. En 2019, los investigadores del NHMFL construyeron un imán superconductor miniaturizado como prueba de concepto que brevemente Campo de 45,5 teslasActualmente están desarrollando un imán superconductor de 40 Tesla que podrá utilizarse en experimentos. El equipo de SHMFF está construyendo un automóvil híbrido de 55 Tesla. Aunque se espera que estos nuevos imanes sean menos costosos de operar que sus contrapartes resistivas, tienen sus propios obstáculos: son más costosos de construir y requieren sistemas de enfriamiento complejos, dice el ingeniero Mark Beard, líder asociado de Magnet Science and Technology en el División NHMFL. “La tecnología aún está en desarrollo y los costos aún no están claros”, dice Baird.