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世界最強の磁場を作りだす390g「小型マグネット」の開発に成功

Point

■フロリダ州立大学の研究所が、世界で最も強い磁場を作り出す小型マグネットの開発に成功

■マグネットが発生させる磁場は45.5テスラに達し、MRIの20倍以上に匹敵する

■粒子検出器や核反応リアクターなど多方面での応用が期待されている

フロリダ州立大学にあるNational High Magnetic Field Laboratoryが、地球上で最も強力な磁場を作り出すマグネットの開発に成功した。

マグネットのサイズはトイレットペーパーの芯ほどで、重さもわずか390グラムだ。

しかもこの軽さにもかかわらず、発する磁場は45.5テスラ(磁場単位)に達し、これはMRI(磁気共鳴画像診断)の20倍以上に匹敵するという。

研究の詳細は、6月12日付けで「Nature」に掲載されている。

45.5-tesla direct-current magnetic field generated with a high-temperature superconducting magnet
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1293-1

超伝導体に使われた特殊素材「REBCO」

Credit:pixabay

今回開発されたマグネットが登場する以前に世界記録を保持していたマグネットも同研究所で開発されたものである。磁場の威力は45T(テスラ)に及ぶが、マグネット自体が非常に巨大で重さはなんと35トンにも達していた。

この記録は1999年から20年に渡って抜かれていなかったのだが、研究所自身が記録を塗り替えることに成功した。

研究チームによると、マグネットに使用されている超伝導体の素材を変えることで小型化および磁場の強化に成功したという。使用されたのは「REBCO」と呼ばれる物質で、「希土類バリウム酸化銅(=rare earth barium copper oxide)」を意味する。

REBCOは45Tマグネットに使われていたニオブ合金の2倍の電流を運ぶことが可能となっている。これにより実証テストでは、前回の記録を半テスラ上回る45.5Tの実現に成功している。

クエンチ現象を防ぐ

Electrical spark between two insulated copper wires ( 3d render )

またチームはマグネットから絶縁体を取り除くことで磁場の強化を図った。絶縁体は電流を最も効率の良いルートで流す役割を果たすのだが、クエンチ現象を引き起こす原因ともなっている。

超伝導体は極低温まで温度を下げることで、電気抵抗がゼロの状態に導く。それによって発熱もなく電流を永久に流し強力な磁場を生み出すものだ。

しかし絶縁体によって電流のルートが決められてあると、何らかの故障によって電気抵抗が生まれ、急激に熱を発生し超伝導状態が壊れる恐れがある。

こうした超伝導状態から常伝導状態に戻ることをクエンチ現象と呼ぶ。そこでチームは絶縁体を取り除くことで、電流のルート特定を避けて完全な効率で流すことを可能にしたのだ。

 

研究チームはこの新技術が多方面で活躍することを期待しており、粒子検出器や核反応リアクター、医療診断機器などに用いられるマグネットに応用する予定である。

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reference: futurismphys.org / written & text by くらのすけ