我国现在拥有世界上最强大的电阻磁铁

中国现在拥有世界上最强大的电阻磁铁，产生的磁场比地球的强80万倍以上。

9月22日，位于中国科学院合肥物质科学研究院稳态强磁场实验装置（SHMFF）的这台磁铁维持了一个稳定的42.02特斯拉磁场。这一里程碑式的成就刚刚超过了美国国家高磁场实验室（NHMFL）在佛罗里达州塔拉哈西的一个电阻磁铁在2017年创下的41.4特斯拉的记录。电阻磁铁由缠绕的金属线制成，在世界各地的磁铁设施中广泛使用。

中国的这一创纪录成就为构建能够维持更强大磁场的可靠磁铁奠定了基础，这将帮助研究人员发现令人惊讶的新物理学，德国德累斯顿高磁场实验室的物理学家Joachim Wosnitza说。

这个对国际用户开放的电阻磁铁，是中国对全球寻求产生更高磁场努力的第二个重大贡献。2022年，SHMFF的混合磁铁——结合了电阻磁铁和超导磁铁——产生了45.22特斯拉的磁场，成为世界上最强大的工作状态稳态磁铁。

研究工具

高场磁铁是揭示先进材料隐藏属性的便捷工具，比如超导体——在非常低的温度下，这种材料可以在不产生废热的情况下传导电流。高磁场还提供了一窥全新物理现象的机会，法国格勒诺布尔国家强磁场实验室的凝聚态物理学家Marc-Henri Julien说。“你可以创造或操纵新的物质状态。”Julien说。

对于依赖非常敏感测量的实验来说，高磁场也非常有用，因为它们提高了分辨率，使得更容易看到微弱的现象，英国剑桥大学的凝聚态物理学家Alexander Eaton说。“每增加一个特斯拉都比上一个指数级更好，”他说。

专门从事高磁场研究的SHMFF物理学家Guangli Kuang表示，团队花费了多年时间修改磁铁以打破最新记录。“实现这一点并不容易，”他说。

可靠但成本高昂

Wosnitza说，电阻磁铁是一种较老的技术，但与更新的混合型和全超导对手相比，它们可以维持更长时间的高磁场。它们的磁场也可以更快地增强，使它们成为多功能的实验工具。“你只需转动一个旋钮，就能在几分钟内从零特斯拉达到高磁场，”他说。

电阻磁铁的一大缺点是它们消耗的电力量，这使得它们成本高昂，Eaton说。例如，SHMFF的电阻磁铁使用了32.3兆瓦的电力来产生其破纪录的磁场。“你必须有一个非常好的科学案例来证明这种资源的合理性，”Eaton说。

这一挑战正在推动开发能够使用更少电力产生高磁场的混合型和全超导磁铁的竞争。2019年，NHMFL的研究人员构建了一个微型、概念验证的超导磁铁，短暂维持了45.5特斯拉的磁场，并且目前正在开发一个可用于实验的更大型的40特斯拉超导磁铁。SHMFF的团队正在建造一个55特斯拉的混合型磁铁。尽管这些新型磁铁预计运行成本会比电阻磁铁更低，但它们也有自己的障碍：建造成本更高，需要复杂的冷却系统，NHMFL的磁科学与技术部门的联合负责人、工程师Mark Bird说。“技术仍在开发中，成本尚未明确，”Bird说。