Le National High Magnetic Field Laboratory, dont le siège est à l'université d'État de Floride, a battu un autre record du monde avec le test d'un aimant de 32 teslas — 33 % plus puissant que l'aimant supraconducteur le plus puissant au monde utilisé pour la recherche et plus de 3, 000 fois plus puissant qu'un petit aimant de réfrigérateur. Crédit :National MagLab
Le National High Magnetic Field Laboratory, dont le siège est à l'université d'État de Floride, a battu un autre record du monde avec le test d'un aimant de 32 teslas, soit 33 % plus puissant que ce qui était auparavant l'aimant supraconducteur le plus puissant au monde utilisé pour la recherche et plus de 3, 000 fois plus puissant qu'un petit aimant de réfrigérateur.
Le 8 décembre, ce nouvel aimant a atteint un champ magnétique de 32 tesla. Tesla est une unité d'intensité de champ magnétique; un petit aimant de réfrigérateur est d'environ 0,01 tesla.
Composé d'une combinaison de supraconducteurs conventionnels à basse température et de nouveaux supraconducteurs à haute température, le "32 T" permettra aux physiciens étudiant les matériaux d'explorer comment les électrons interagissent entre eux et leur environnement atomique, permettant de nouveaux appareils qui façonneront notre monde.
Depuis des décennies, le record du monde pour un aimant supraconducteur a progressé progressivement. Ce saut unique est plus grand que toutes les améliorations apportées au cours des 40 dernières années combinées.
"Il s'agit d'une étape transformationnelle dans la technologie des aimants, une véritable révolution en devenir, " a déclaré Greg Boebinger, directeur de MagLab. " Non seulement cette conception d'aimant de pointe nous permettra d'offrir de nouvelles techniques expérimentales ici au laboratoire, mais cela augmentera la puissance d'autres outils scientifiques tels que les rayons X et la diffusion des neutrons dans le monde. »
Ce fut une année remarquable pour le MagLab, a noté Boebinger :Le 32 T est le troisième aimant record du monde testé au cours des 13 derniers mois, après un aimant résistif de 41,4 teslas testé l'été dernier et l'aimant hybride connecté de la série 36 teslas qui a atteint le plein champ en novembre 2016.
"Nous sommes sur une lancée, " a déclaré Boebinger.
Le nouvel aimant représente une étape importante dans la supraconductivité à haute température, un phénomène qui a fait un énorme émoi dans la communauté scientifique lorsqu'il a été découvert pour la première fois il y a 31 ans.
Les deux bobines supraconductrices haute température du 32 T avant d'être intégrées à l'aimant extérieur basse température. Crédit :National MagLab
Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l'électricité avec une parfaite efficacité (contrairement au cuivre, dans laquelle les électrons rencontrent beaucoup de friction). Les supraconducteurs dits à basse température, découvert il y a un siècle, ne fonctionnent que dans des environnements extrêmement froids et cessent généralement de travailler dans des champs magnétiques supérieurs à environ 25 teslas. Cette contrainte a limité la force des aimants supraconducteurs.
Mais en 1986, des scientifiques ont découvert les premiers supraconducteurs à haute température, qui non seulement fonctionnent à des températures plus chaudes mais, plus important encore pour les concepteurs d'aimants et les scientifiques, continuent également à fonctionner dans des champs magnétiques très élevés.
Trois décennies plus tard, le nouvel aimant de 32 teslas est l'une des premières applications majeures à sortir de cette découverte lauréate du prix Nobel.
La force de champ de 32 teslas est créée avec une combinaison d'un ou à basse température, des aimants supraconducteurs fabriqués par le partenaire industriel Oxford Instruments et un matériau supraconducteur à haute température appelé YBCO, composé d'yttrium, baryum, cuivre et oxygène. En partenariat avec SuperPower Inc., Les scientifiques et les ingénieurs de MagLab ont travaillé pendant des années pour façonner le matériau délicat en un aimant fiable. Dans le cadre de ce processus, ils ont développé de nouvelles techniques d'isolation, renforçant et désactivant le système.
Pour tout son impact record, le 32 T n'est que le début, a déclaré Huub Weijers, scientifique du MagLab, qui a supervisé sa construction.
"Nous avons ouvert un nouveau royaume énorme, " Weijers a déclaré. "Je ne sais pas quelle est cette limite, mais c'est au delà de 100 teslas. Le matériel requis existe. C'est juste la technologie et les dollars qui sont entre nous et 100 teslas."
En tant qu'aimant supraconducteur, le 32 T dispose d'un très stable, champ homogène adapté aux expériences sensibles. Alliant résistance et stabilité, il offre aux chercheurs le meilleur des deux mondes.
« Le nouveau système, et les aimants qui suivront, donnera aux scientifiques l'accès à des informations jamais possibles auparavant, " a déclaré la physicienne Laura Greene, scientifique en chef du MagLab. "Nous nous attendons à ce qu'il innove dans divers domaines de recherche. Les physiciens sont particulièrement enthousiasmés par les progrès de la matière quantique, qui présente de nouveaux matériaux ultra-minces importants sur le plan technologique, ainsi que de nouveaux états exotiques de la matière dans les matériaux topologiques et les matériaux magnétiques complexes."
Le nouvel instrument devrait être disponible pour les scientifiques invités l'année prochaine. Comme pour tous les aimants du laboratoire, les scientifiques du monde entier peuvent demander à l'utiliser pour explorer une nouvelle physique, la chimie et la biologie liées aux matériaux, santé et énergie.
