صرح علماء أن مغناطيسًا هجينًا في الصين كسر مؤخرًا الرقم القياسي السابق لأقوى حقل مغناطيسي ثابت. نجح مغناطيس فريق بحث «منشأة الحقل المغناطيسي عالي الثبات» التابعة لأكاديمية العلوم الصينية -الذي تطلب تطويره أعوامًا- في توليد حقل مغناطيسي ثابت بقوة 45.22 تسلا، تفوق قوة المغناطيس العادي بعشرات آلاف الأضعاف.
كسر المغناطيس السابق الرقم القياسي لحقل مغناطيسي ثابت بقوة 45 تسلا حققه فريق بحث مختبر الحقل المغناطيسي العالي الوطني في الولايات المتحدة عام 1999. يرسم هذا الإنجاز حدودًا جديدة للظروف التي عادة ما تُدرس في ظلها مختلف الظواهر الفيزيائية، ما يخلق فرصًا جديدةً في مجالات البحث والابتكار.
قضى كل من فريقي البحث السابقين مدةً لا بأس بها في العمل على مغناطيس هجين، وهو مغناطيس يولد حقلًا مغناطيسيًا بطريقتين مختلفتين. الأولى هي حلقة خارجية فائقة التوصيل، والثانية هي مغناطيس شديد داخلي المقاومة يرتكز على ألواح مكدسة.
تتميز هاتان التقنيتان بنقاط ضعف وقوة متنوعة تميزهما عن بعضها، يتميز المغناطيس فائق التوصيل بكونه يمتلك مدخلات طاقة منخفضة، لكنه بالمقابل يمتلك قدرةً لتوليد حقل مغناطيسي أقوى. على الجانب الآخر، يتميز المغناطيس الشديد بامتلاكه مدخلات طاقة عالية جدًا. يخفف الجمع بين هاتين التقنيتين القيود بصورة كبيرة، ما يسمح بانتشار حقل مغناطيسي ثابت وقوي.
طور مختبر الحقل المغناطيسي العالي الوطني مغناطيسه الذي بلغت قوته 45 تسلا مستفيدًا من الطريقة السابقة. وبصورة مشابهة، حققت منشأة الحقل المغناطيسي عالي الثبات التابعة لأكاديمية العلوم الصينية عام 2016 قوة حقل مغناطيسي ثابت بلغت 40 تسلا في إنجاز يُعد مذهلًا.
لكن فريق أكاديمية العلوم الصينية لم يكن راضيًا عن إنجازه، بل تابع العمل على المغناطيس منذ ذلك الوقت إلى أن أثمر كل ذلك العمل الشاق أخيرًا. قال المدير الأكاديمي لمختبر الحقل المغناطيسي العالي، الفيزيائي غوانكلي كوانغ: «عملنا على تحديث بنية المغناطيس لتحقيق حقل مغناطيسي أعلى، إضافةً إلى تحسين عملية تصنيع الأقراص الشديدة».
تمكن الفريق من تطوير مغناطيس بتزويده بمدخل طاقة يبلغ 26.9 ميغاواط، محققين بذلك رقمهم القياسي البالغ 45.22 تسلا، ما جعل المغناطيس رياديًا. تطلب مغناطيس مختبر الحقل المغناطيسي العالي الوطني الذي تبلغ قوته 45 تسلا مدخل طاقة يبلغ 30 ميغاواط. قال الفريق إن مغناطيس أكاديمية العلوم الصينية يمثل تقدمًا بالنسبة إلى علوم المواد.
كتب الفريق: «ينتج المغناطيس الهجين الذي طورته «المنشأة الوطنية لتجارب الحقل المغناطيسي عالي الثبات» الحقل المغناطيسي الأكثر ثباتًا في العالم، ما يحسن بفعالية الظروف التجريبية التي يُجري في ظلها العلماء أبحاث علوم المادة، ويؤدي دورًا رئيسيًا في أبحاث المواد الإلكترونية منخفضة الطاقة ومجالات أخرى».
«كلما ازدادت قوة الحقل المغناطيسي المتولد عن المغناطيس الهجين، تحسن مستوى انفتاحه ومشاركته ومستوى خدمة المستخدم بدرجة كبيرة أيضًا».
يحتفظ مختبر الحقل المغناطيسي العالي الوطني في هذه الأثناء بالرقم القياسي لأقوى حقل مغناطيسي تولد على سطح الأرض، إذ ولد مغناطيس فائق التوصيل في تشغيل تجريبي عام 2019 قوةً بلغت 45.5 تسلا لفترة وجيزة. سننتظر لنرى هل ستساهم التحسينات المقبلة في جعله المغناطيس الأفضل في العالم؟
اقرأ أيضًا:
تستخدم الطيور المجال المغناطيسي للأرض لتحديد محطات التوقف في هجرتها!
باحثون يتفاجؤون بخصائص مادة مغناطيسية جديدة تتجمد عند تعرضها لدرجات حرارة عالية
ترجمة: ربيع شحود
تدقيق: دوري شديد
