آهنربای ابررسانا رکورد قوی‌ترین آهنربای جهان را جابهجا کرد
اگر بخواهید چیزی را برای همیشه روی یخچال خود بچسبانید و مطمئن باشید که تکان نخواهد خورد، باید با دانشمندان آزمایشگاه بین‌المللی میدان مغناطیسی قوی صحبت کنید. آن‌ها قوی‌ترین آهنربای ابر‌رسانا‌ی جهان را ساخته‌اند و رکورد جهانی را جابهجا کرده‌اند.
شدت میدان مغناطیسی این آهنربا ۳۲ تسلا و ۳۳ درصد از رکورد شدت آهنربای قبلی بزرگ‌تر است. این آهنربا، ۳ هزار برابر قوی‌تر از یک آهنربای یخچال معمولی است و تمامی دستاورد‌ها‌ی ۴۰ سال اخیر در این زمینه را پشت سر گذاشته است. گرگ بیوبینگر، مدیر آزمایشگاه مغناطیس، می‌گوید:
این دستاورد، یک انقلاب بزرگ در تکنولوژی آهنربا‌ها است. این تکنولوژی نه‌تنها به ما در ارتقا‌ء تکنیک‌ها در آزمایشگاه‌ها‌ی خودمان کمک می‌کند، بلکه به پیشرفت ابزار‌ها‌ی تولید علم در سراسر جهان از جمله ابزار‌ها‌ی پراکندگی نوترون و اشعه‌ی ایکس کمک خواهد کرد.
آهنربای جدید، 32T نام دارد و از ترکیب ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی بالا و ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی پایین ساخته شده است. این ترکیبات موادی هستند که توانایی انتقال جریان بدون کوچک‌ترین وقفه دارند. این موضوع دقیقا برخلاف رسانا‌ها‌یی مانند مس است که در طول زمان، توان خود را از دست می‌دهند و گرما تولید می‌کنند. آهنربا‌ها‌یی که از مواد دارای مقاومت مانند مس ساخته می‌شوند، آهنرباهای مقاوم نام دارند و می‌توانند بسیار قدرتمند باشند. در حقیقت آزمایشگاه مغناطیس به‌تازگی یکی از این نوع آهنربا‌ها را با میدان مغناطیسی ۴۱.۴ تسلا ساخته است.
اما به دلیل هدر رفتن انرژی در این نوع آهنربا، انرژی لازم برای ادامه‌ی کار آن‌ها از انرژی لازم برای کار کردن آهنرباهای ابررسانا، بسیار بیش‌تر است. آهنربای ۴۱.۴ تسلا برای کار کردن، ۳۲ مگا‌وات جریان مستقیم لازم دارد و این رقم بسیار بزرگ است.
ابر‌رسانا‌ی دما‌ی پایین در سال ۱۹۱۱ کشف شد و محدودیت دمایی دارد. به این معنی که مطابق نامش، تنها در دما‌ها‌ی کم‌تر از یک آستانه‌ی مشخص کار می‌کند. این دما‌ی آستانه معمولا حدود ۲۰ کلوین است. (۲۵۳.۱۵- سلسیوس یا ۴۲۳.۶۷- فارنهایت).
این موضوع نشان می‌دهد که آهنرباهای ابررسانا برای کار کردن در دما‌ی ایده‌آل، به مایعی نیاز دارند که آن‌ها را به تعادل دمایی برساند که معمولا از هلیوم مایع به این منظور استفاده می‌شود. با این‌که فراهم کردن هلیوم مایع پرهزینه است، از فراهم کردن انرژی برای آهنرباهای دارای مقاومت، بسیار به‌صرفه‌تر است.
محدودیت دیگری که برای ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی پایین وجود دارد، محدوده‌ی میدان مغناطیسی آن‌ها است. این ابررساناها تحت میدان مغناطیسی بزرگ‌تر از ۲۵ تسلا کار نمی‌کنند. این مشکل زمانی حل شد که ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی بالا توسط محققان IBM، جورج بدنورز و الکس مولر در سال ۱۹۸۶ کشف شدند. ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی بالا نه‌تنها در محدوده‌ی دمایی گسترده‌تر، بلکه تحت میدان‌ها‌ی قوی‌تر نیز کار می‌کنند.
با ترکیب این دو نوع ابررسانا، تیم آزمایشگاه مغناطیس توانست آهنربای ابر‌رسانا‌ی قدرتمند خود را بسازد و از پس محدودیت‌ها‌ی ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی پایین بر‌آید. در ساخت 32T از ابر‌رسانا‌ها‌ی دما‌ی پایین معمولی و ابر‌رسانا‌ی دما‌ی بالا‌یی به نام YBCO متشکل از عناصر توریم، باریم، مس و اکسیژن استفاده شده است. دما‌ی آستانه‌ی این ترکیب ابررسانا، ۳۹ کلوین است (۱۸۰- سلسیوس یا ۲۹۲- فارنهایت).
برای طراحی این آهنربا، سال‌ها زمان گذاشته شده و تیم آزمایشگاه مغناطیس، تکنیک‌ها‌ی پیشرفته‌ای برای ارتقا‌ء مهندسی این ماشین به کار گرفته است. اکنون که تیم مورد نظر به تکنیک‌ها‌ی پیشرفته‌تری مجهز است، توانایی ارتقا‌ء بیش‌تر سیستم را نیز دارد.
هاب ویجرز، به‌عنوان کسی که شاهد مراحل ساخت آهنربا بوده است، می‌گوید:
ما یک حیطه‌ی جدید در علم آغاز کرده‌ایم. هدف کنونی ما در مورد دستیابی به شدت میدان مغناطیسی بالا‌تر از ۱۰۰ تسلا است. تمامی تجهیزات موجود است. تنها چیزی که بین ما و دستیابی به این میزان از میدان مغناطیسی فاصله انداخته، تکنولوژی و دلار است.
آهنربای جدید در گشودن دریچه‌ها‌ی تازه‌ای از علم شامل شیمی، زیست‌شناسی، فیزیک و نقاط کوانتومی به دانشمندان کمک خواهد کرد.
