Kredit:CC0 Public Domain
Magnetiska fält används inom olika områden inom modern fysik och teknik, med praktiska tillämpningar allt från dörrklockor till maglevtåg. Sedan Nikola Teslas upptäckter på 1800-talet, forskare har strävat efter att realisera starka magnetfält i laboratorier för grundläggande studier och olika tillämpningar, men den magnetiska styrkan hos välbekanta exempel är relativt svag. Geomagnetism är 0,3−0,5 gauss (G) och magnetisk tomografi (MRI) som används på sjukhus är cirka 1 tesla (T =10 4 G). Däremot framtida magnetisk fusion och maglevtåg kommer att kräva magnetfält på kilotesla (kT =10 7 G) beställning. Hittills, de högsta magnetfält som observerats experimentellt är i kT-ordningen.
Nyligen, forskare vid Osaka University upptäckte en ny mekanism som kallas en "mikrorörsimplosion, " och demonstrerade genereringen av magnetfält för megatesla (MT =1010G) via partikelsimuleringar med hjälp av en superdator. Förvånande nog, detta är tre storleksordningar högre än vad som någonsin har uppnåtts i ett laboratorium. Sådana höga magnetfält förväntas bara i himlakroppar som neutronstjärnor och svarta hål.
Att bestråla ett litet mikrorör av plast som är en tiondel av ett människohår med ultraintensiva laserpulser producerar heta elektroner med temperaturer på tiotals miljarder grader. Dessa heta elektroner, tillsammans med kalla joner, expandera in i mikrorörets hålighet med hastigheter som närmar sig ljusets hastighet. Försådd med ett magnetfält av kT-ordningen gör att de imploderande laddade partiklarna vrids oändligt mycket på grund av Lorenz-kraften. Ett sådant unikt cylindriskt flöde producerar tillsammans oöverträffat höga spinnströmmar på cirka 10 15 ampere/cm 2 på målaxeln och följaktligen, genererar ultrahöga magnetfält på MT-ordern.
Studien utförd av Masakatsu Murakami och kollegor har bekräftat att nuvarande laserteknik kan realisera magnetfält av MT-ordning baserat på konceptet. Det nuvarande konceptet för att generera magnetfält av MT-ordningen kommer att leda till banbrytande grundforskning inom många områden, inklusive materialvetenskap, kvantelektrodynamik (QED), och astrofysik, såväl som andra banbrytande praktiska tillämpningar.