Resa till jordens centrum, a la Jules Verne, kommer inte att hända snart. Ett nytt material tillverkat av en flytande metall och magnetiska partiklar, dock, kan göra det mycket lättare för forskare att återskapa de kraftfulla krafterna i planetens kärna.

"Vi kan eventuellt reproducera några av de fenomen som ses på planeter och stjärnor med detta material, "sa Eric Brown, biträdande professor i maskinteknik och materialvetenskap vid Yale och seniorförfattare till en studie publicerad 30 januari i tidskriften Fysiska granskningsvätskor .

Det nya materialet är tillverkat av en legering av indium och gallium (eGaIn) med olika partiklar suspenderade i det. När du flyter, dess förmåga att generera eller modifiera magnetfält är upp till fem gånger större än för ren flytande metall. Den där, tillsammans med en betydande ökning av elektrisk konduktivitet, betyder att forskare kan använda materialet för att studera effekterna av magnetohydrodynamik (MHD) - de magnetiska egenskaperna hos ledande vätskor brukar bara observeras i kärnorna på planeter och stjärnor.

En utmaning med att suspendera partiklar i flytande metaller är att luften oxiderar metallens hud, hålla partiklar på ytan. Forskarna kom runt detta genom att sänka ned den flytande metallen i en sur lösning, som tar bort och förhindrar oxidation.

"Vi lyckades stänga av nästan allt vi ville - stål, zink, nickel, järn - i princip allt med en konduktivitet högre än eGaIn, "sa Florian Carle, en postdoktor i Yales institution för maskinteknik och materialvetenskap, och huvudförfattare till tidningen.

Upptäckten kan ge fördelar för geofysik, astrofysik, och andra fält som utforskar dynamiken i jordens magnetfält, som genereras av att den flytande metallen flyter i kärnan. Detta magnetfält skapar en elektrisk ström inuti jorden och blockerar strålning från rymden. Med tanke på det stora utbudet av materialets potentiella tillämpningar, forskarna utvecklade ett detaljerat protokoll för att säkerställa att andra laboratorier kunde återge sina resultat.

En potentiell användning av materialet är att studera magnetiska polflips, när jordens nord- och sydpol vänder. Det händer inte ofta - i genomsnitt vändningar inträffar varannan hundratusen år - men effekterna av den geomagnetiska omkopplaren kan vara förödande genom att tillfälligt lyfta barriären som skyddar strålning från rymden. Vissa forskare tror att dessa vändningar har orsakat ett antal artutrotningar på jorden.

Med materialet, Carle sa, forskare kan "skapa en mindre jord" och utforska dessa fenomen och potentiellt göra bättre förutsägelser om polomvändningar och andra effekter av magnetfältet. Försök att återskapa jordens magnetfält har försökts i andra laboratorier, men med begränsad framgång. De flesta innebär användning av mycket explosivt flytande natrium, som kräver mycket stora modeller.

"Människor har provat dessa stora flödeskammare så stora som tre meter över, fylld med flytande natrium och snurrar runt som en miniatyrjord, "sa Brown.

Med det material som Yale -forskarna har utvecklat, forskare kan eventuellt skapa modeller så små som 20 kvadratcentimeter för att återskapa fenomenen magnetfält. Förutom att det är mycket lättare att arbeta med, materialet tillåter användare att justera sin viskositet och magnetismnivåer för att bättre passa sin egen forskning och applikationer.

"Så de kan se resultat som du inte kunde få med flytande natrium, eller till och med observera helt olika MHD -fenomen, sa Carle.

Eftersom dessa effekter kan skapas i så liten skala, materialet kan också leda till skapandet av nya enheter. "Du kan tänka dig att människor kommer med applikationer som använder dessa MHD -fenomen i laboratorier och industriella miljöer, "Sa Brown.