Взорвали лабораторию: Как физики устанавливали новый рекорд силы магнитного поля

Совсем недавно японские исследователи установили рекорд величины искусственно созданного магнитного поля, добившись индуктивности в 1200 Тесла — в сотни раз сильнее, чем у аппаратов МРТ, и в десятки миллионов раз сильнее глобального магнитного поля Земли. Заметим, это рекорд "для закрытых помещений": максимум для искусственных магнитных полей в принципе был достигнут в 2001 году физиками из российского Сарова, работавшими на полигоне и достигшими 2300 Тл. Рекорд ученых Токийского университета состоялся в лаборатории — в контролируемых условиях. Впрочем, как выяснилось, авторы не до конца контролировали происходящее.

Издание IEEE Spectrum рассказывает о некоторых деталях эксперимента, завершившегося серьезными разрушениями в лаборатории. В самом деле, саровские исследователи использовали взрывы тротила, чтобы сжать мощное магнитное поле, добиться его максимальной величины и, зафиксировав событие, навсегда попрощаться с оборудованием. В отличие от них, японские ученые использовали электромагнитное сжатие, позволившее около 40 миллисекунд удерживать рекордный уровень.

Для этого они использовали упропрочненную проводящую катушку из стали, создававшую сравнительно слабое (3,2 Тл) магнитное поле — примерно как в томографе. Внутрь ее помещалась тонкая медная трубка-"лайнер". Катушка соединялась с конденсаторами, способными накапливать до 5 МДж энергии и моментально разряжать их, пропуская через нее ток величиной в 40 миллионов ампер. Это вызвало появление в ней магнитного поля, направленного против исходного, а взаимодействие полей заставило тонкостенную трубку буквально схлопнуться на скорости в десятки тысяч километров в секунду и сжать ее магнитное поле.

Для большей безопасности эксперимент проводили в помещении со стальными стенами, рассчитанными на энергии вплоть до 700 Тл, а срабатывание конденсаторов запускали при накопленных 3,4 МДж. Однако и этого оказалось в избытке: в момент максимального сжатия магнитное поле лайнера достигло 1200 Тл. Как только сжатие остановилось, силовые линии магнитных полей перезамкнулись, разрушив медную трубку, стальную катушку и сорвав с петель стальную дверь. "Я вообще этого не ожидал, — рассказал IEEE Spectrum один из авторов работы Сёдзиро Такеяма (Shojiro Takeyama). — В следующий раз сделаем клетку прочнее".