地球上可制造「超級磁場」,與黑洞磁場等級相當!

2020/10/10 9:59:51 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責編:懶貓

▲ 目前最新模擬實驗表明,制造一個100萬特斯拉的磁場應該是可以實現的

北京時間 10 月 10 日消息,據國外媒體報道,最新研究表明,科學家應當可以在地球上制造出 “超級磁場”,與黑洞和中子星的磁場強度相當。

依據日本大阪大學工程師 Masakatsu Murakami 和同事的最新研究報告,使用激光轟擊微管能產生非常強的磁場,這將對開展基礎物理、材料科學和天文學研究具有重要意義。10 月 6 日,這篇研究論文發表在開放存取期刊《科學報告》上。

地球上的大部分磁場,即使是人造磁場,也不是強度特別高。醫院使用的磁共振成像(MRI)通常會產生 1 特斯拉(相當于 10000 高斯),比較之下,指南針的指針向北擺動產生的磁場是 0.3-0.5 高斯,一些磁共振成像設備產生的磁場高達 10.5 特斯拉(10.5 萬高斯)。2018 年,科學家在實驗室使用激光制造了高達 1200 特斯拉的磁場,之后科學家們再未超越該 “極限磁場”。

目前最新模擬實驗表明,制造一個 100 萬特斯拉的磁場應該是可以實現的,Masakatsu Murakami 和研究小組通過計算機模擬和建模實驗發現在直徑僅幾微米的空心管中射擊超強激光脈沖可以激活管壁的電子,導致電子跳躍進入空心管中心的空腔,在空心管中產生向心爆聚。這些超熱電子的交互作用和空心管的向心爆聚導致了電流流動,這種電荷流動形成了磁場,研究人員發現在該情況下,電流可將已存在的磁場放大兩至三個數量級。

這種超級磁場并不會持續很長時間,在大約 10 納秒后將消失。但對于現代物理實驗而言,這已經是非常充足的時間了,因為現代物理經常研究那些瞬間消失的粒子和相應狀況。

Masakatsu Murakami 和研究小組將進一步利用超級計算機模擬證實這些超級磁場是可以利用現代技術實現的,他們計算顯示,在現實條件下產生超級磁場需要脈沖能量 0.1-1 焦,總功率為 10-100 千兆瓦的激光系統(1 千兆瓦等于 1 百萬億瓦)。據 2018 年《科學》雜志報道稱,歐洲極端光基礎設施已部署了 10 萬億瓦特等級的激光器,中國科學家擬建造 100 萬億瓦特等級的激光器,被稱為 “超強激光站”。

超強磁場在基礎物理學領域有多種應用,包括搜尋暗物質。美國科學媒體曾報道稱,超強磁體還可以將聚變反應堆內的等離子體限制在更小的區域,為未來可實現的聚變能源奠定基礎。

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關鍵詞:磁場

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