这款超强磁铁真正让东京实验室的门脱落

东京市中心的安全房间里有磁铁。它是一种电磁铁，当电流流过时会产生磁场。操作它的科学家最后一次打开它，它打开了设计用于保持它的重门。它已经创造了地球上有史以来产生的最强磁场之一。它不断变得更强大。

最近达到1,200特斯拉强度 - 磁强度单位 - 的磁场在9月17日发表 在“科学仪器评论”期刊上的论文中有所描述。

1200个特斯拉是一个巨大的衡量标准。大多数人在其一生中遇到的最强大的磁铁是在MRI机器内 - 而世界上最先进，功能最强大，有时甚至是危险的核磁共振成像只有3特斯拉。2004年，“大众机械”杂志将 一台机器称为“世界上最强大的磁铁” - 这意味着最强大的磁铁在它打开时不会撕裂它 - 它只发射了45个特斯拉。这不到主要作者Shojiro Takeyama及其同事创造的磁铁发射功率的4%。

跨越1000特斯拉标记是Takeyama在20世纪70年代所说的工程努力中的一个重要里程碑，也是他过去二十年来所领导的。

为了达到这个强度，Takeyama和他的团队将大量的能量泵入一个精确设计的小型电磁线圈中，然后内衬以15马赫的速度自行坍塌 - 每秒超过3英里(每秒5公里)。当它坍塌时，内部的磁场被挤压到一个更紧密和更紧凑的空间，直到它的力量达到传统磁体难以想象的特斯拉读数。一秒钟后的碎片，线圈完全坍塌，毁坏了自己。

1,200特斯拉实验需要3.2兆焦耳的能量。但东京大学物理学家Takeyama告诉Live Science，如果他和他的团队应用5兆焦耳，他相信他的设备可以达到1,800特斯拉。(他说，他们正在花时间达到这一点，部分是由于安全问题。)

“最相似的磁场产生是通过化学炸药产生的，”Takeyama说，指的是从20世纪60年代开始并持续到2001年的实验，其中俄罗斯和美国的研究人员在电磁铁周围引爆炸药以挤压它们，简单地创造出非常强大的磁性田野 - 高达2,800特斯拉。

“他们不能在室内实验室进行这些实验，因此他们通常在室外进行所有活动，如西伯利亚的田地或洛斯阿拉莫斯[新墨西哥州]非常广阔的地方，”他说。“他们试图进行科学测量，但由于这些条件，很难进行精确的测量。”

其他形式的超强磁场需要激光，但Takeyama表示激光产生的场很小并且超长寿命，即使按照物理标准，也使得他和他和他在大学的实验室同事的各种实验同样成问题。东京很感兴趣。

Takeyama说，在1,000多特斯拉范围内制造磁铁的目的是研究在正常情况下看不见的电子的隐藏物理特性。他和他的团队将在他们的磁铁内放置不同的材料来研究他们的电子行为。

他说，在这些极端条件下，传统的电子模型会崩溃。Takeyama并不确切知道在这种极端情况下电子会发生什么，但是说在线圈自毁之前的瞬间研究它们应该能够揭示通常科学看不到的电子特性。极其强大的磁场也可能在聚变工程中应用，以保持聚变反应的热等离子体远离其容器壁。

建造强大的磁场的问题在于，就像Takeyama的磁铁一样，它们几乎在定义时会在它们产生的瞬间毁灭自己。该领域 - 以及创建它的过程 - 不可避免地在产生它的设备上施加如此多的能量，使得设备的至少一些元件烧坏或自身崩溃。Takeyama说，他的磁场的优势在于它与激光或爆炸装置产生的场相比相对强大。它足够大，可以容纳大量的材料，不需要爆炸物，寿命可达几十微秒(百万分之一秒)。这在人类方面很短暂，但它比激光产生的场长几倍。

此外，当线圈本身被破坏时，周围的机器在整个过程中幸存下来。

这是在为产生1,200特斯拉场的实验提供3.2兆焦耳时发生的事情：

与西伯利亚和洛斯阿拉莫斯的爆炸性实验相比，该装置具有非破坏性和非破坏性。但是，每次使用磁铁时，Takeyama和他的团队必须进入房间并开始漫长而艰苦的清理和维修过程，他说。他的研究团队必须为每种用途制造一个新的磁性线圈，以精确的尺寸。他说，实验之间的典型等待时间大约是两到五个月。

他说，对难以捉摸的聚变发电机感兴趣的外界研究人员对Takeyama的研究表示了兴趣，因为他们的大型磁性等离子体收容系统可能有用。然而，他说他不确定他的领域在这种情况下有多么有用，也不是他的主要目标。

他表示，在未来的道路上，他希望能够增加机器的功率，最终以5兆焦耳1,800特斯拉的速度最大化。但他说，他并不急于达到这一点。首先，他和他的团队希望尽可能多地探索他们在3.2兆焦耳，1,200特斯拉范围内可以学到的东西。随着能量的增加，仍然存在安全问题。