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China está construyendo un imán que bate récords, pero no sin un precio
China ha establecido un récord de 42,02 Tesla con un nuevo imán resistivo, pero los elevados costes energéticos siguen siendo problemáticos.
China está construyendo un imán que bate récords, pero no sin un precio
China alberga ahora el imán resistivo más poderoso del mundo, que produce un campo magnético más de 800.000 veces más fuerte que el de la Tierra.
El 22 de septiembre, el imán mantuvo un campo magnético constante de 42,02 Tesla en la Instalación de Alto Campo Magnético Estable (SHMFF) en los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China. Este hito supera por poco el récord de 41,4 Tesla establecido en 2017 por un imán resistivo en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético de EE. UU. (NHMFL) en Tallahassee, Florida. Los imanes resistivos consisten en alambres metálicos enrollados y se utilizan en sistemas magnéticos en todo el mundo.
El poseedor del récord chino sienta las bases para construir imanes fiables que puedan mantener campos magnéticos cada vez más fuertes. Esto permitiría a los investigadores obtener nuevos conocimientos físicos sorprendentes, afirma Joachim Wosnitza, físico del Dresden High Field Laboratory (Alemania).
El imán resistivo, abierto a usuarios internacionales, es la segunda contribución importante de China al impulso global para generar campos magnéticos cada vez mayores. En 2022, el imán híbrido del SHMFF, que combina un imán resistivo con uno superconductor, produjo un campo de 45,22 Tesla y es considerado el imán permanente en funcionamiento más potente del mundo.
herramienta de investigación
Los imanes de alto campo son herramientas útiles para revelar propiedades ocultas de materiales avanzados como Superconductores – Materiales que conducen electricidad a muy bajas temperaturas sin perder calor. Los campos elevados también ofrecen la oportunidad de descubrir fenómenos físicos completamente nuevos, dice Marc-Henri Julien, físico del estado sólido del Laboratorio Nacional de Campos Magnéticos Intensos en Grenoble, Francia. "Se pueden crear o manipular nuevos estados de la materia", explica Julien.
Los campos elevados también son útiles para experimentos basados en mediciones muy sensibles porque aumentan la resolución y facilitan la detección de fenómenos débiles, afirma Alexander Eaton, físico del estado sólido de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. “Cada Tesla adicional es exponencialmente mejor que el anterior”, añade.
Guangli Kuang, físico especializado en campos magnéticos elevados en la SHMFF, explica que el equipo pasó años modificando el imán para lograr el último récord. "No fue fácil lograrlo", dice.
Fiable pero caro
Los imanes resistivos son una tecnología más antigua, pero pueden mantener campos magnéticos durante períodos de tiempo más largos que sus homólogos híbridos y totalmente superconductores más nuevos, explica Wosnitza. Sus campos magnéticos también se pueden aumentar mucho más rápidamente, lo que los convierte en herramientas experimentales versátiles. "Puedes simplemente girar un interruptor y pasar de cero Tesla a campos altos en minutos", dice.
La gran desventaja de los imanes resistivos es el alto consumo de energía, lo que los hace caros, afirma Eaton. Entonces, el imán resistivo del SHMFF atrajo 32,3 megavatios de electricidad para crear su campo récord. "Hay que tener una muy buena razón científica para justificar este recurso", explica Eaton.
Este desafío está impulsando la carrera para desarrollar imanes híbridos y totalmente superconductores que puedan generar campos intensos con menos energía. En 2019, los investigadores del NHMFL construyeron un imán superconductor miniaturizado como prueba de concepto que brevemente Campo de 45,5 Tesla mantenido, y actualmente están desarrollando un imán superconductor más grande de 40 Tesla para experimentos. El equipo de SHMFF está construyendo un imán híbrido con 55 Tesla. Aunque se espera que estos nuevos imanes sean menos costosos de operar que sus predecesores resistivos, presentan sus propios desafíos: son más costosos de fabricar y requieren sistemas de enfriamiento complicados, explica el ingeniero Mark Bird, codirector de ciencia y tecnología magnética en NHMFL. "La tecnología aún se está desarrollando y los costes aún no están claros", afirma Bird.