本文转自:人民日报我国稳态强磁场实验装置刷新世界纪录 45.|45.22万高斯意味着什么(科技自立自强)
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我国稳态强磁场实验装置刷新世界纪录
45.22万高斯意味着什么(科技自立自强)
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稳态强磁场实验装置混合磁体 。
中科院合肥物质科学研究院供图
核心阅读
日前 , 国家重大科技基础设施稳态强磁场实验装置实现了重大突破 , 产生了场强45.22万高斯的稳态磁场 , 刷新了同类型磁体保持了近23年的世界纪录 。 稳态强磁场实验条件在物理、化学、材料、生命科学等多学科领域都有重要价值 。 新纪录的诞生 , 表明我国拥有了目前国际领先的稳态强磁场实验条件 , 能够为科研人员探索物质世界提供有力支撑 。
【本文转自:人民日报我国稳态强磁场实验装置刷新世界纪录 45.|45.22万高斯意味着什么(科技自立自强)】8月12日 , 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心高场磁体运行监控中心 。 液晶大屏和一排排电脑屏幕上布满了各种图表和数据 , 实验过程中 , 不时有人指着屏幕上的数字与身边人低声交流 , 看上去与平时没什么两样 。 可对于这个科研骨干平均年龄仅35周岁的年轻团队来说 , 他们获得的最新数据具有重要意义 。
当天下午 , 中科院合肥物质科学研究院召开新闻发布会宣布 , 该院强磁场科学中心研制的国家稳态强磁场实验装置再攀“科技高峰” , 其混合磁体(磁体口径32毫米)产生了45.22万高斯(即45.22特斯拉)的稳态磁场 , 刷新了同类型磁体的世界纪录 , 成为目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场 。 由多位中国科学院院士、中国工程院院士组成的专家组鉴定认为 , 该成果达到国际领先水平 。
稳态强磁场是什么 , 有哪些作用 , 新的世界纪录又意味着什么?
强磁场 , 为物质科学研究创造极端实验条件
我们知道 , 通电的螺线管会产生磁场 , 电流越大磁场越强 。 稳态强磁场实验装置里的磁体正是基于这样的基本原理进行设计的 。 不过随着电流增大 , 导体受到的电磁力急剧增加 , 磁体内的热量超乎寻常地变大 , 所以要通过更加精密、稳定、先进的材料和加工工艺 , 形成更加强大且稳定受控的磁场 。
磁场强大到什么程度?地球磁场约等于0.5高斯 , 这0.5高斯的强度足以撬动指南针 , 让指针在地球上的任何方向准确旋转指向南方 , 而此次打破世界纪录的45.22万高斯相当于地球磁场的90多万倍 。
“工欲善其事 , 必先利其器” 。 稳态强磁场是物质科学研究需要的一种极端实验条件 , 也是推动重大科学发现的利器 。 在强磁场实验环境下 , 物质特性会受到调控 , 有利于科学家们发现物质新现象、探索物质新规律 。
近年来 , 强磁场在很多研究领域发挥的重要作用愈发显现 。 一方面 , 强磁场可以诱导新物态 。 强磁场能有效调控材料中的电荷、自旋、轨道等 , 使之出现全新的量子态 , 从而呈现出丰富的新现象 。 另一方面 , 强磁场可以催生新的重大应用技术 , 比如强磁场作用下的电磁冶金技术、化学反应合成等 , 特别是目前在化学和生物医学领域广泛应用的结构解析和非侵入性成像——核磁共振技术 。
由于强磁场在物理、化学、材料、生命健康以及工程技术等方面的综合应用 , 强磁场极端条件在国际上被称为21世纪科学、工程和技术的交叉联合体 , 也有人称它为诺贝尔奖的“摇篮” 。
重创新 , 根据新情况改进研究思路和技术工艺
我国稳态强磁场实验装置是“十一五”期间国家发改委批准立项的重大科技基础设施 , 包括10台磁体:5台水冷磁体、4台超导磁体和1台混合磁体 。 其中 , 混合磁体是国际上技术难度最高的磁体 , 也是能够产生最高稳态磁场的磁体 。 目前国际上有五大稳态强磁场实验室 , 分布于美国、法国、荷兰、日本以及中国合肥科学岛 。
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