新世界纪录：新型超导磁体磁感应强度达32T！
导读
近日，美国国家强磁场实验室打破了一项世界纪录：他们测试了磁感应强度为32T的超导磁体，比之前世界上最强大的超导磁体的磁感应强度还要强33%，比一个小型冰箱磁铁强3000倍。
背景
超导，是指某些物质在一定温度条件下（一般都是极低的温度）电阻降为零的特性。1911年，荷兰科学家H·卡茂林·昂内斯发现，将汞冷却至 -268.98℃（4.2K）时，汞的电阻突然消失了。此时，汞实际上就成为了超导体。超导体，具有一些列的优秀特性，例如零电阻、反磁性、量子隧道效应，因此它可应用于发电、输电、储能、磁悬浮列车和热核聚变反应堆等方面。
（图片来源：维基百科）
但是，需要特别注意的是，4.2K 是一个极低的温度，非常接近绝对零度（0K）。长时间以来，极低的温度条件也限制了超导体的应用。另外，“低温超导材料”不仅需要工作在极低的温度环境中，而且通常会在内部磁感应强度高于25特斯拉时停止工作，这也限制了超导磁体的磁场强度。特斯拉是磁感应强度的单位，符号表示为T，一个小型冰箱磁铁约为0.01特斯拉。
因此，科学家们一直都在探索于相对较高的温度条件下实现超导。1986年柏诺兹和缪勒发现了35K 超导的鑭钡铜氧体系。这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土钡铜氧化物超导体的发现。通过元素替换，1987年初美国吴茂昆（朱经武）等和我国物理所赵忠贤等宣布了90K 钇钡铜氧超导体的发现，第一次实现了液氮温度（77 K）这个温度壁垒的突破。柏诺兹和缪勒也因为他们的开创性工作而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。
直到2015年8月，德国马克斯·普朗克协会化学研究所发布公报称，其研究人员发现，高压下的硫化氢会在零下70摄氏度（203K）时失去对电流的阻碍能力。此时，超导临界温度最高纪录已经达到203k。
高温超导体不仅可以在更高的温度下工作，而且对于磁体设计者和科学家们更重要的是，它也可以在高强度的磁场中工作。
创新
近日，总部位于佛罗里达州立大学的美国国家强磁场实验室打破了另外一项世界纪录，他们测试了磁感应强度为32T的磁体，比之前世界上最强的超导磁体的磁感应强度强33%，比一个小型冰箱磁铁要强3000倍。
12月8日，新型磁体的磁感应强度达到32T。这种“32T”的磁体由传统的低温超导体和新型高温超导体结合而成，使得物理学家们可以研究材料，探索电子之间是如何交互的以及它们的原子环境，为我们带来一系列的新型设备。
（图片来源：MagLab）
技术
32T的磁感应强度是由该实验室的工业合作伙伴牛津仪器制造的低温超导磁体，与一种由钇、钡、铜、氧组成的高温超导材料YBCO结合而制成。MagLab 的科学家和工程师们与SuperPower Inc.公司合作多年，采用这种巧妙的材料形成可靠的磁场。作为整个过程的一部分，他们开发的新技术可用于绝缘、加强和断开系统。
作为超导磁体，32T具有非常稳定的均质磁场，适用于高度灵敏的实验。它结合强度和稳定性，对于研究人员来说，可谓两全其美。
价值
MagLab 负责监督这项建设的科学家 Huub Weijers 表示，对于这项破纪录的影响来说，32T只是刚刚开始。Weijers 表示，他们正在开辟一个新领域。虽然他们还不知道极限是什么，但是它超过了100T。这项创新所需的材料已经存在。他们与100T的目标之间相隔的只是技术和美元。
MagLab 的首席科学家、物理学家 Laura Greene 表示，新型磁体为科学家们带来前所未有的新见解。科学家们希望它能为一系列研究领域带来了新突破。物理学家们对于量子物质的进展特别感兴趣，量子物质描述了新型超薄材料、拓扑材料和复杂磁性材料中奇特的物质状态。
这种新磁体成为了高温超导特性的里程碑。这种32T新磁体成为获得诺贝尔奖的科学发现：“高温超导体”的首个主要应用。几十年来，超导磁体的世界纪录一直都在缓慢递增，而这次飞跃比以往40年来所有的提升都要更大。
（图片来源：MagLab）
MagLab 主任 Greg Boebinger 表示，这项创新在磁技术方面是具有转折性意义的一步，标志着市场上的真正变革。这种尖端的磁场设计，不仅在实验室中为科学家们提供了一种新型实验技术，而且还将提升其他科学工具的功能，例如全球的X光和中子散射工具。
对于MagLab来说，这是具有标志性意义的一年。32T是过去13个月测试得到的第三次世界纪录，还有去年夏天测试得到的41.4T的常导磁体，以及2016年11月份达到全磁场的36T的系列串联混合磁体。
明年，这种新设备可供科学家使用。和实验室中的所有磁体一样，全世界的科学家都可以利用它，在物理、化学、生物、材料、健康、能源等领域探索新的发现。
关键字
参考资料
【1】http://news.fsu.edu/news/science-technology/2017/12/12/national-maglabs-latest-magnet-snags-world-record-marks-new-era-scientific-discovery/
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