美国产生100特斯拉世界最强人工磁场

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美国产生100特斯拉世界最强人工磁场

这个能产生100特斯拉脉冲强磁体的装置由7个线圈组成,重约8165千克,由一个功率120万千瓦的发生器驱动。

据国外媒体报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的物理学家用该实验室最大磁体装置产生了高于100特斯拉的强磁场,并进行了六项不同的物理实验。100特斯拉大约相当于地球磁场强度的200万倍。洛斯阿拉莫斯脉冲场设施的领导人查理·米尔克(Chuck Mielke)说:“这是我们的‘登月计划’,我们为此已经准备了15年时间。

这个能产生100特斯拉脉冲强磁体的装置由7个线圈组成,重约8165千克,由一个功率120万千瓦的发生器驱动。实际上,虽然在其他的地方已经有更高的磁场产生了,但是以往产生这样磁场的磁铁都会被自己强大的磁场所击溃。洛斯阿拉莫斯的这个系统是能无破坏地工作在100特斯拉磁场区域。

国家强磁场实验室小组在2012年8月18日产生了非破坏性磁场强度的最高世界纪录,达到了97.4特斯拉,该磁感应强度比废车场使用的巨大磁铁还要强大100多倍,比核磁共振扫描仪所使用的磁场强300多倍。这个世界纪录被该小组全力开启这个大磁铁的时候打破了——达到了98.35特斯拉,后来又达到了100.75特斯拉。

极高强度的脉冲磁场为研究者提供了前所未有的工具,可以用来研究一系列科学难题:从极高磁场下的物质的行为到固体的量子相变等。

科学家对极低温度和极高磁场的探索,将有助于我们理解超导、磁场诱导的相变以及所谓的量子临界点——在极低温度下物质性质的微小变化就能对其物理行为有显著的影响。

宇宙中最强的磁场在哪里?强磁星上

“磁星”(Magnetar)是中子星的一种,它们均拥有极强的磁场(强度可达上面人工最强磁场的10亿倍),透过其产生的衰变,使之能源源不绝地释出高能量电磁辐射,以X射线及伽玛射线为主。磁星的理论于1992年由科学家罗伯特·邓肯(Robert Duncan)及克里斯托佛·汤普森(Christopher Thompson)首先提出,在其后几年间,这个假设得到广泛接纳,去解释软伽玛射线复发源(soft gamma repeater)及不规则X射线脉冲星(anomalous X-ray pulsar)等可观测天体。

强磁星的发现

2004年12月27日,印尼海啸的第二天,人们还沉浸在悲痛和震撼中时,一股来自2万光年之外的力量正迅速向地球袭来,它比印尼海啸强大何止千万倍!当天21:30左右,美国宇航局的高能太阳光谱影像卫星忽然探测到一束来自太阳系之外的异常“明亮”的闪光。相距时间不长,至少15架太空探测器都先后记录到了这次闪光。光波的前端如同一堵巨墙,飞驰着扫过整个太阳系。当它撞上地球时,曾在短时间内迫使地球大气的电离层为之改变。能量如此巨大的闪光之所以没有被地球上的人们目击,是因为它发生在x射线和γ射线波段,肉眼无法看见。

这是迄今为止人类探测到的最为明亮的来自太阳系之外的闪光,这次闪光在1/5秒的时间里所释放的能量相当于太阳在25万年的时间里释放的能量总和。

是谁产生了这次史无前例的闪光?科学家一致认为,这次闪光来自一种特殊的中子星——强磁星,它拥有宇宙天体最强的磁场。如何形成

当一颗大型恒星经过超新星爆发后,它会塌缩为一颗中子星,其磁场也会迅速增强。在科学家邓肯及汤普森的计算结果当中,其强度约为一亿特斯拉(108 Tesla),在某些情况更可达1,000亿特斯拉(10^11 T,10^15 Gauss),这些极强磁场的中子星便被称为“磁星”。而地球表面的天然地磁场强度,在赤道附近约3.5×10^-5 T,在两极附近约7×10^-5 T。

一颗超新星在爆发期间,自身可能会失去约10%的质量,一颗质量为太阳的10倍到30倍的恒星,在避免塌缩成黑洞的情况下,它们需要放出更大的质量,可能为自身的80%。

据估计,每大约十颗超新星爆发中,便会有一颗能成为磁星,而非一般的中子星或脉冲星。在它们演变成超新星前,自身需拥有强大磁场及高自转速度,方有机会@@成磁星。有人认为,磁星的磁场可能是在中子星诞生后首十秒左右,透过炽热内核物质的对流所产生的,情形就如一台发动机。如果在对流现象发生期间同时拥有高自转速度(周期约10毫秒左右),其产生的电流足以传遍整颗天体,便足够把其自转动能转为其磁场。相反,如果天体的自转速度较慢,其内核物质的对流所产生的电流不足以传遍整颗天体,只在局部区域流动。

已知的强磁星

SGR 1806-20,位于人马座,距离地球50,000光年。

1E 1048.1-5937,位于船底座,距离地球9,000光年。该恒星在演变为磁星前,其质量估计为太阳的30到40倍。

截至2004年12月,已知的“软伽玛射线复发源”有4颗,“不规则X射线脉冲星”有5颗,另有5颗疑似天体等待证实。

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