Het National High Magnetic Field Laboratory, met het hoofdkantoor van de Florida State University, heeft opnieuw een wereldrecord verbroken met het testen van een magneet van 32 tesla - 33 procent sterker dan wat voorheen 's werelds sterkste supergeleidende magneet was die werd gebruikt voor onderzoek en meer dan 3, 000 keer sterker dan een kleine koelkastmagneet.

Op 8 december deze nieuwe magneet bereikte een magnetisch veld van 32 tesla. Tesla is een eenheid van magnetische veldsterkte; een kleine koelkastmagneet is ongeveer 0,01 tesla.

Gemaakt van een combinatie van conventionele supergeleiders bij lage temperatuur en nieuwe supergeleiders op hoge temperatuur, de "32 T" stelt natuurkundigen in staat materialen te bestuderen om te onderzoeken hoe elektronen met elkaar en hun atomaire omgeving omgaan, nieuwe apparaten mogelijk maken die onze wereld zullen vormen.

Al decenia, het wereldrecord voor een supergeleidende magneet is stapsgewijs naar voren geschoven. Deze enkele sprong is groter dan alle verbeteringen die de afgelopen 40 jaar zijn doorgevoerd.

"Dit is een transformatiestap in magneettechnologie, een ware revolutie in de maak, " zei MagLab-directeur Greg Boebinger. "Dit ultramoderne magneetontwerp stelt ons niet alleen in staat om nieuwe experimentele technieken hier in het laboratorium aan te bieden, maar het zal de kracht van andere wetenschappelijke hulpmiddelen zoals röntgenstralen en neutronenverstrooiing over de hele wereld vergroten."

Het is een opmerkelijk jaar geweest voor het MagLab, merkte Boebinger op:De 32 T is de derde wereldrecordmagneet die in de afgelopen 13 maanden is getest, na een weerstandsmagneet van 41,4 tesla die afgelopen zomer werd getest en de serie Connected Hybrid-magneet van 36 tesla die in november 2016 het volledige veld bereikte.

"We zijn op dreef, ' zei Boebinger.

De nieuwe magneet vertegenwoordigt een mijlpaal in supergeleiding bij hoge temperaturen, een fenomeen dat een enorme opschudding veroorzaakte in de wetenschappelijke gemeenschap toen het 31 jaar geleden voor het eerst werd ontdekt.

Supergeleiders zijn materialen die elektriciteit met perfecte efficiëntie geleiden (in tegenstelling tot koper, waarin elektronen veel wrijving ondervinden). Zogenaamde lage temperatuur supergeleiders, een eeuw geleden ontdekt, werken alleen in extreem koude omgevingen en stoppen over het algemeen met werken in magnetische velden hoger dan ongeveer 25 tesla. Die beperking heeft de sterkte van supergeleidende magneten beperkt.

Maar in 1986 ontdekten wetenschappers de eerste hogetemperatuur-supergeleiders, die niet alleen werken bij warmere temperaturen, maar - wat nog belangrijker is voor magneetontwerpers en wetenschappers - ook blijven werken in zeer hoge magnetische velden.

Drie decennia later, de nieuwe magneet van 32 tesla is een van de eerste grote toepassingen die voortkomen uit die Nobelprijswinnende ontdekking.

De veldsterkte van 32 tesla wordt gecreëerd met een combinatie van een conventionele, of lage temperatuur, supergeleidende magneten gemaakt door industriepartner Oxford Instruments en een supergeleidend materiaal voor hoge temperaturen genaamd YBCO, samengesteld uit yttrium, barium, koper en zuurstof. Samenwerken met SuperPower Inc., Wetenschappers en ingenieurs van MagLab hebben jarenlang gewerkt om het lastige materiaal om te vormen tot een betrouwbare magneet. Als onderdeel van dat proces, ontwikkelden ze nieuwe technieken voor isolatie, het systeem versterken en spanningsloos maken.

Voor al zijn recordbrekende impact, de 32 T is nog maar het begin, zei MagLab-wetenschapper Huub Weijers, die toezicht hield op de bouw ervan.

"We hebben een enorm nieuw rijk geopend, zei Weijers. "Ik weet niet wat die limiet is, maar het is meer dan 100 tesla. De benodigde materialen zijn aanwezig. Het is alleen technologie en dollars die tussen ons en 100 Tesla liggen."

Als een supergeleidende magneet, de 32 T beschikt over een zeer stabiele, homogeen veld geschikt voor gevoelige experimenten. Door kracht en stabiliteit te combineren, het biedt onderzoekers het beste van twee werelden.

"Het nieuwe systeem, en de magneten die zullen volgen, zal wetenschappers toegang geven tot inzichten die voorheen nooit mogelijk waren, " zei natuurkundige Laura Greene, hoofdwetenschapper van het MagLab. "We verwachten dat het nieuwe wegen inslaat op verschillende onderzoeksgebieden. Natuurkundigen zijn vooral enthousiast over de vooruitgang in kwantummaterie, met nieuwe en technologisch belangrijke ultradunne materialen, evenals exotische nieuwe toestanden van materie in topologische materialen en complexe magnetische materialen."

Het nieuwe instrument zal naar verwachting volgend jaar beschikbaar zijn voor gebruik door gastwetenschappers. Zoals met alle magneten in het lab, wetenschappers van over de hele wereld kunnen een aanvraag indienen om het te gebruiken om nieuwe natuurkunde te verkennen, scheikunde en biologie met betrekking tot materialen, gezondheid en energie.