Magnet nové generace pro urychlovače „najíždí“ rekordní rychlostí  
Supravodivé magnety vytvářejí silná magnetická pole pro masivní urychlovače částic, jako je například LHC v CERNu. Trvá jim to ale dost dlouho. Na LHC se dostanou na potřebných 8 tesla asi za 20 minut. Nový supravodivý magnet z materiálu YBCO „najíždí“ rychlostí 290 tesla za sekundu, sílu 8 tesla ale zatím nezvládne.
Testování supravodivého magnetu ve Fermilabu. Kredit: Ryan Postel, Fermilab.
Testování supravodivého magnetu ve Fermilabu. Kredit: Ryan Postel, Fermilab.

Soudobé urychlovače částic, jako je například velkolepý srážeč LHC v CERNu, potřebují mohutná magnetická pole k tomu, aby udržela částice na potřebné dráze, při rychlostech blízkých rychlosti světla. Čím vyšší energii urychlované částice mají, tím silnější magnetická pole jsou pro ně nutná. Experimenty na LHC vyžadují magnetická pole o indukci asi 8 tesla.

 

Problém je v tom, že supravodivé magnety, které pracují v LHC, potřebují k vytvoření takto silného magnetického pole asi 20 minut. Nabíhají rychlostí asi 0,006 tesla za sekundu. To představuje technologické omezení, s nímž musejí operátoři LHC počítat. Urychlovače částic, které nemají supravodivé magnety, nýbrž magnety s měděnými vodiči, které fungují při pokojové teplotě, přitom nabíhají mnohem rychleji. Magnety v japonském experimentu J-PARC zvládnou 70 tesla za sekundu, magnety 8-GeV boosteru ve Fermilabu nabíhají rychlostí 30 tesla za sekundu.

 

Logo. Kredit: Fermilab.
Logo. Kredit: Fermilab.

Situaci supravodivých magnetů komplikuje mimo jiné to, že v nich při příliš rychlém „náběhu“ vznikají velké „horké“ skvrny se zvýšenou teplotou. To je pro supravodivé materiály značná komplikace, protože se zvýšením teploty rychle mizí jejich supravodivé vlastnosti.

 

Experimenty s magnety v době pandemie. Kredit: Ryan Postel, Fermilab.
Experimenty s magnety v době pandemie. Kredit: Ryan Postel, Fermilab.

Vědci ve Fermilabu nabízejí jako řešení tohoto zapeklitého problému materiál YBCO (yttrium barium copper oxide), který je již z dřívějška známý supravodivostí při relativně vysoké teplotě. Badatelé díky němu dokázali vytvořit supravodivý magnet, který pracuje při teplotách 6 až 20 kelvinů.

 

S tímto novým supravodivým magnetem se jim podařilo „najíždět“ magnetické pole závratnou rychlostí 290 tesla za sekundu. Jistou vadou na kráse je, že tento magnet prozatím dokáže vytvořit magnetické pole o síle „pouhých“ 0,5 tesla, čili mnohem méně než požadovaných 8 tesla pro LHC. Vědci jsou ale přesvědčeni, že sílu nového magnetu ještě mohou navýšit vyladěním elektrického proudu, který protéká magnetem.

 

Tým Fermilabu bude s novým magnetem dál experimentovat. Hodlají zvyšovat používaný elektrický proud a doufají v další navýšení rychlosti „náběhu“ magnetického pole. Badatelé jsou přesvědčeni, že tato technologie se může uplatnit v rozmanitých experimentech částicové fyziky, včetně plánovaného srážeče Future Circular Collider, který chtějí spustit v roce 2040 v CERNu.

 

Literatura

New Atlas 1. 12. 2021.

Datum: 04.12.2021
Tisk článku

Související články:

V CERNu si myslí na gigantický urychlovač     Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2014)
První umělá magnetická červí díra zprovozněna v Barceloně     Autor: Stanislav Mihulka (27.08.2015)
Podivuhodné urychlovače na čipu budou bojovat proti nezdolným nádorům     Autor: Stanislav Mihulka (04.01.2020)
Magnetka mionu míří k nové fyzice     Autor: Vladimír Wagner (08.04.2021)



Diskuze:

Myslím,

Vladimír Bzdušek,2021-12-06 17:00:07

že pri prúdoch a zmenách prúdu dimenzií 10000A vznikajú aj veľmi silné mechanické účinky, ktoré sa musia brať do úvahy pri konštrukcii a prevádzke. Na LHC raz náhle vypadlo napájanie a urobilo im to tam celkom slušnú paseku. Podrobnosti neviem.

Odpovědět


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace