▲ 目前最新模擬實(shí)驗(yàn)表明，制造一個(gè)100萬(wàn)特斯拉的磁場(chǎng)應(yīng)該是可以實(shí)現(xiàn)的
北京時(shí)間 10 月 10 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，最新研究表明，科學(xué)家應(yīng)當(dāng)可以在地球上制造出 “超級(jí)磁場(chǎng)”，與黑洞和中子星的磁場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)。
依據(jù)日本大阪大學(xué)工程師 Masakatsu Murakami 和同事的最新研究報(bào)告，使用激光轟擊微管能產(chǎn)生非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，這將對(duì)開(kāi)展基礎(chǔ)物理、材料科學(xué)和天文學(xué)研究具有重要意義。10 月 6 日，這篇研究論文發(fā)表在開(kāi)放存取期刊《科學(xué)報(bào)告》上。
地球上的大部分磁場(chǎng)，即使是人造磁場(chǎng)，也不是強(qiáng)度特別高。醫(yī)院使用的磁共振成像（MRI）通常會(huì)產(chǎn)生 1 特斯拉（相當(dāng)于 10000 高斯），比較之下，指南針的指針向北擺動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是 0.3-0.5 高斯，一些磁共振成像設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)高達(dá) 10.5 特斯拉（10.5 萬(wàn)高斯）。2018 年，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室使用激光制造了高達(dá) 1200 特斯拉的磁場(chǎng)，之后科學(xué)家們?cè)傥闯皆?“極限磁場(chǎng)”。
目前最新模擬實(shí)驗(yàn)表明，制造一個(gè) 100 萬(wàn)特斯拉的磁場(chǎng)應(yīng)該是可以實(shí)現(xiàn)的，Masakatsu Murakami 和研究小組通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和建模實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在直徑僅幾微米的空心管中射擊超強(qiáng)激光脈沖可以激活管壁的電子，導(dǎo)致電子跳躍進(jìn)入空心管中心的空腔，在空心管中產(chǎn)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(dǎo)致了電流流動(dòng)，這種電荷流動(dòng)形成了磁場(chǎng)，研究人員發(fā)現(xiàn)在該情況下，電流可將已存在的磁場(chǎng)放大兩至三個(gè)數(shù)量級(jí)。
這種超級(jí)磁場(chǎng)并不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，在大約 10 納秒后將消失。但對(duì)于現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)而言，這已經(jīng)是非常充足的時(shí)間了，因?yàn)楝F(xiàn)代物理經(jīng)常研究那些瞬間消失的粒子和相應(yīng)狀況。
Masakatsu Murakami 和研究小組將進(jìn)一步利用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬證實(shí)這些超級(jí)磁場(chǎng)是可以利用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，他們計(jì)算顯示，在現(xiàn)實(shí)條件下產(chǎn)生超級(jí)磁場(chǎng)需要脈沖能量 0.1-1 焦，總功率為 10-100 千兆瓦的激光系統(tǒng)（1 千兆瓦等于 1 百萬(wàn)億瓦）。據(jù) 2018 年《科學(xué)》雜志報(bào)道稱，歐洲極端光基礎(chǔ)設(shè)施已部署了 10 萬(wàn)億瓦特等級(jí)的激光器，中國(guó)科學(xué)家擬建造 100 萬(wàn)億瓦特等級(jí)的激光器，被稱為 “超強(qiáng)激光站”。
超強(qiáng)磁場(chǎng)在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域有多種應(yīng)用，包括搜尋暗物質(zhì)。美國(guó)科學(xué)媒體曾報(bào)道稱，超強(qiáng)磁體還可以將聚變反應(yīng)堆內(nèi)的等離子體限制在更小的區(qū)域，為未來(lái)可實(shí)現(xiàn)的聚變能源奠定基礎(chǔ)。
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