Aktivace extrémního magnetického pole stála za to. Kredit: Shojiro Takeyama.

Na Tokijské univerzitě mají zabezpečenou místnost, která ukrývá skutečně extrémní objekt. Je to nevídaný elektromagnet, který je jako zbraň hromadného ničení. Když ho spustili naposledy, tak zdevastoval těžké dveře, které ho měly uzavírat. Tahle věc umí vytvořit jedno z nejsilnějších magnetických polí, jaké jsme kdy viděli na Zemi. A síla zmíněného elektromagnetu stále roste.

Shojiro Takeyama. Kredit: University of Tokyo.

Jak nedávno se svými kolegy napsal vedoucí výzkumu Shojiro Takeyama do časopisu s příznačným jménem Review of Scientific Instruments, jejich tým zaznamenal významný rekord. Se zmíněným extrémním elektromagnetem se jim podařilo vytvořit magnetické pole o síle (přesněji řečeno magnetické indukci) 1 200 tesla. Jeho sílu změřili laserovým systémem.

Říct, že 1 200 tesla je strašlivě silné magnetické pole, by bylo slabé slovo. Je to přímo šílené magnetické pole, které se vymyká běžné lidské představivosti. Nejsilnější magnet, se kterým se většina lidí za život potká, se nachází uvnitř stroje na magnetickou rezonanci. A ty nejpokročilejší a nejvýkonnější magnetické rezonance, které jsou někdy až nebezpečné, udělají magnetické pole tak kolem 3 tesla. Magnetické pole naší planety, podle kterého se orientují kompasy, má sílu směšných 25 až 65 mikrotesla.

Extrémní magnet na Tokijské univerzitě těsně před spuštěním. Kredit: Shojiro Takeyama.

Překročení magické hranice 1 000 tesla je pro magnetické inženýry velkolepým úspěchem. Takeyama k tomuhle cíli směřoval od sedmdesátých let, a teď může slavit. Aby Takeyamův tým dosáhl síly magnetického pole 1 200 tesla, tak musel napumpovat megajouly energie do malé elektromagnetické cívky. Její vnitřní část se přitom zhroutila bleskovou rychlostí Mach 15, tedy 5 kilometrů za sekundu. Když se taková cívka hroutí, tak přitom dochází ke stlačování magnetického pole uvnitř, až jeho síla dosáhne snových hodnot. O zlomek sekundy později se se cívka kompletně zhroutila a zničila sama sebe. Až na destrukci dveří by prý měl experimentální systém přežít bez větších následků.

Experiment s magnetickým polem 1 200 tesla vyžadoval dodání energie 3,2 megajoulů. Takeyama je přesvědčen, že když do svého ultimátního elektromagnetu pustí 5 megajoulů energie, tak by mohli vytáhnout jeho výkon až na 1 800 tesla. V současnosti na tom pracují a ladí především věci kolem bezpečnosti celého zařízení.

Jak vypadá experiment s extrémním magnetem uvnitř. Kredit: Shojiro Takeyama.

Podle Takeyamy je jejich experimentu nejpodobnější generování magnetických polí chemickou explozí. Ve druhé polovině 20. století američtí a ruští vědci nechávali explodovat nálože kolem elektromagnetů, aby tím stlačili jejich magnetická pole. Na velmi krátkou dobu tím vytvořili nesmírně silná magnetická pole, až do 2 800 tesla. Takové experimenty ale není možné dělat v laboratoři, a také je velice obtížné přesně změřit jejich výsledky.

Další možností je použít ke generování supersilných magnetických polí lasery. Podle Takeyamy jsou ale takto vytvořená magnetická pole nesmírně malá a existují jenom po superkrátkou dobu, kterou lze měřit v nanosekundách. Magnetické pole Takeyamova týmu sice není až tak silné, ale badatelé ho udrží mnohem déle, kolem 100 mikrosekund. Pro nás je to sice jenom mžik, ale vědci za tu dobu stihnou spoustu věcí.

Proč vlastně Takeyama a spol. postavili takové nebezpečné monstrum? Jejich cílem je zkoumat vlastnosti elektronů, které nejsou v běžných podmínkách patrné. Hodlají do svého stroje na supersilné magnetické pole strkat různé materiály, a pak budou sledovat, jak se v extrémním magnetickém poli chovají elektrony v těchto materiálech. Takeyamův magnet by tak měl přispět k vývoji nových typů elektroniky a rovněž bude prospěšný ve vývoji zařízení pro tolik očekávanou fúzní energetiku.

Literatura
University of Tokyo 18. 9. 2018, Live Science 24. 9. 2018, Review of Scientific Instruments 89: 095106.