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Recorde mundial de campo magnético chega a 1.200 teslas

Recorde mundial de campo magnético chega a 1.200 teslas
Esquema ilustrativo do equipamento usado no experimento, baseado em um técnica chamada compressão eletromagnética de fluxo. [Imagem: D. Nakamura et al. - 10.1063/1.5044557]

Magnetismo para fusão nuclear

Uma equipe da Universidade de Tóquio registrou o maior campo magnético já gerado em ambientes fechados, um estonteante número de 1.200 teslas.

Para comparação, este campo magnético é cerca de 50 milhões de vezes mais forte do que o campo magnético da Terra e cerca de 400 vezes maior do que o gerado pelos poderosos ímãs usados nas máquinas hospitalares de ressonância magnética. Os mais modernos ímãs permanentes de neodímio, por sua vez, geram cerca de 2 teslas.

O recorde se baseia em um campo magnético instantâneo - não duradouro -, o que faz com que esse número não seja comparável aos recordes de campos magnéticos estáveis e não destrutivos, atualmente superando pouco os 100 teslas.

Campos magnéticos mais fortes, por sua vez, - 2.800 teslas - já foram alcançados em experimentos ao ar livre usando explosivos químicos e furos cavados em rochas, mas estes resultados são difíceis medir com precisão e têm pouco interesse prático porque literalmente destroem todo o experimento.

O fato deste novo experimento ser feito em laboratório e com um nível adequado de controle significa que a abordagem pode abrir novas fronteiras na física do estado sólido, talvez permitindo alcançar o famoso "limite quântico", uma condição na qual todos os elétrons de um material ficam confinados no estado fundamental, uma situação que pode fazer com que surjam fenômenos exóticos.

Um campo magnético dessa intensidade também tem implicações para os reatores de fusão nuclear, uma potencial fonte futura de energia limpa - os cientistas acreditam que um campo magnético acima dos 1.000 teslas poderia sustentar a fusão nuclear, embora isso exija campos mais duradouros.

Recorde mundial de campo magnético chega a 1.200 teslas
Esquema ilustrativo do experimento que produziu o campo magnético de maior densidade já gerado em condições controladas. [Imagem: D. Nakamura et al. - 10.1063/1.5044557]

Campo magnético megagauss

A geração de campos magnéticos ultra-altos é sempre acompanhada de tensões internas, muitas vezes fortes o suficiente para destruir o instrumento que os gera. Um campo magnético de 1.200 T, por exemplo, corresponde a quase 60 toneladas de força por milímetro quadrado, uma intensidade quase impossível de conter.

E, para produzir campos magnéticos confiáveis e adequados para medições físicas precisas, é crucial gerá-los em um volume de pelo menos um centímetro cúbico.

Daisuke Nakamura e seus colegas fizeram isto usando uma técnica conhecida como compressão eletromagnética de fluxo. Um cilindro de metal fino, chamado "camisa", sofre uma implosão de alta velocidade quando é acelerado por uma força magnética. A implosão é induzida por uma grande corrente elétrica em torno de sua circunferência, corrente esta gerada por um banco de capacitores.

Um campo magnético semente é inicialmente gerado em um volume grande - cerca de 500 centímetros cúbicos - e comprimido pela implosão em um pequeno espaço, produzindo o campo magnético recordista, de uma magnitude conhecida no jargão técnico como "megagauss" (1 Tesla = 104 Gauss).

Bibliografia:

Record indoor magnetic field of 1200 T generated by electromagnetic flux-compression
Daisuke Nakamura, A. Ikeda, H. Sawabe, Y. H. Matsuda, S. Takeyamaa
Review of Scientific Instruments
Vol.: 89, 095106
DOI: 10.1063/1.5044557




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