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Gerado o mais forte campo magnético do mundo

Gerado o mais forte campo magnético do mundo

Pesquisadores da Universidade de Berkeley (Berkely Lab's Superconducting Magnet Group), Estados Unidos, anunciaram ter gerado o mais forte campo magnético já produzido. O grupo conseguiu gerar um campo de 14,7 Tesla, cerca de 300.000 vezes a força do campo magnético da Terra. O recorde anterior era do mesmo laboratório, com 13,5 Tesla.

O feito foi alcançado com a utilização de um equipamento recém construído no laboratório. Chamado de RD-3, trata-se de um eletromagneto dipolar, construído de nióbio e estanho, medindo cerca de um metro de altura. Ele consiste de três bobinas modulares, feitas de cerca de 13.000 metros de fios de uma liga supercondutora de nióbio e estanho (Nb3Sn).

Magnetos dipolares são utilizados para curvar e manter a rota de aceleração de feixes de partículas. Quanto mais fortes os magnetos, mais fechado será o arco do feixe de partículas. Os eletromagnetos convencionais não conseguem atingir mais do que 2 Tesla. Foi necessário então o desenvolvimento de novas ligas supercondutoras para se suplantar essa barreira. Mas mesmo a utilização de ligas supercondutoras impõe seu próprio desafio, na medida em que a supercondutividade tende a se enfraquecer e desaparecer na presença de fortes campos magnéticos.

Os maiores aceleradores de partículas até hoje construídos baseiam-se em ligas de nióbio-titânio. Embora sua dutibilidade seja um fator favorável, ele está limitado a forças de até 10 Tesla. O supercondutor de nióbio-estanho, contudo, teoricamente seria capaz de ultrapassar a marca de 14 Tesla. Até agora, entretanto, essa nova liga era considerada muito frágil e quebradiça para ser capaz de suportar as forças envolvidas. Estas forças não são nada desprezíveis, sendo estimadas na ordem de 3 milhões de libras.

Para superar o problema da fragilidade da liga, as bobinas foram construídas utilizando-se fios separados de nióbio e estanho. Estes fios foram enrolados em uma alma de ferro e impregnadas com epóxi. A seguir as bobinas foram aquecidas a 950º K (680º C) durante 2 semanas, para que os dois elementos reagissem para formar a liga supercondutora. Para completar, as bobinas foram encapsuladas em um receptáculo de alumínio de 40 mm de espessura.

Para que as bobinas se tornem supercondutoras elas devem ser esfriadas a cerca de 4,2º K (-270º C). O magneto deve ser então "treinado" para atingir seu pico de geração de campo magnético. Este treinamento começa com o resfriamento do magneto até seu ponto de supercondutividade. A seguir ele vai sendo energizado até que haja uma súbita perda dessa supercondutividade, devido a um aquecimento em algum local da bobina. Os cientistas chamam este momento de "quenching" (literalmente, matar a sede). Assim que um "quenching" ocorre, o magneto é novamente resfriado e o treinamento recomeça. O processo se repetirá tantas vezes quantas necessárias até que o magneto atinja o limite ditado pelas propriedades do supercondutor de que ele é feito. E é necessário paciência: o RD-3 teve 35 "quenches" até atingir seu máximo.





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