合肥物质科学研究院的电阻磁体。 图片来源：CHMFL/新华社/Alamy 报道
中国目前拥有世界上最强大的电阻磁体，其产生的磁场比地球强 800,000 多倍。
9 月 22 日，位于中国科学院合肥物质科学研究院稳定高磁场设施 (SHMFF) 的磁体维持了 42.02 特斯拉的稳定磁场。这一里程碑略微超过了 2017 年佛罗里达州塔拉哈西美国国家高磁场实验室 (NHMFL) 的电阻磁体创下的 41.4 特斯拉记录。电阻磁体由盘绕的金属线制成，广泛应用于世界各地的磁体设施。
德国德累斯顿高磁场实验室的物理学家约阿希姆·沃斯尼察说，中国的这一纪录为制造能够维持更强磁场的可靠磁体奠定了基础，这将有助于研究人员发现令人惊讶的新物理学。
该电阻磁体向国际用户开放，这是中国为全球寻求产生更高磁场做出的第二项重大贡献。2022 年，上海磁力共振研究所的混合磁体（将电阻磁体与超导磁体相结合）产生了 45.22 特斯拉的磁场，使其成为世界上最强大的工作稳态磁体。
研究工具高场磁铁是揭示先进材料隐藏特性的便捷工具，例如 超导体 ——在极低温度下传输电流而不会产生废热的材料。法国格勒诺布尔国家强磁场实验室的凝聚态物理学家马克-亨利·朱利安 (Marc-Henri Julien) 表示，高场还提供了一窥全新物理现象的机会。“你可以创造或操纵新的物质状态，”朱利安说。
英国剑桥大学凝聚态物理学家亚历山大·伊顿 (Alexander Eaton) 表示，高场对于依赖高灵敏度测量的实验也很有用，因为它们可以提高分辨率，使人们更容易看到微弱的现象。“每一点额外的特斯拉都比上一点好得多，”他说。
上海磁力磁场研究所专攻强磁场的物理学家匡光利表示，该团队花了数年时间改进磁铁，以创下最新纪录。“这并不容易实现，”他说。
可靠但昂贵沃斯尼扎表示，电阻磁体是一种较老的技术，但与新型混合磁体和全超导磁体相比，它们能够维持更长时间的高磁场。它们的磁场也可以更快地增加，使其成为多功能的实验工具。“只需旋转一个旋钮，几分钟内就可以从零特斯拉变为高磁场，”他说。
伊顿表示，电阻磁体最大的缺点是它们消耗的电量，因此成本高昂。例如，SHMFF 的电阻磁体消耗了 32.3 兆瓦的电力来产生破纪录的磁场。“你必须有非常好的科学案例来证明这种资源的合理性，”伊顿说。
这一挑战推动着人们竞相开发混合和全超导磁体，这种磁体能够使用更少的功率产生高磁场。2019 年，NHMFL 的研究人员制造了一个微型概念验证超导磁体，该磁体能短暂维持 45.5 特斯拉的磁场 ，目前正在开发一种更大的 40 特斯拉超导磁体，可用于实验。SHMFF 的团队正在建造一种 55 特斯拉的混合磁体。NHMFL 磁体科学和技术部门联合负责人、工程师 Mark Bird 说，尽管这些新型磁体的运行成本预计会比电阻式磁体更低，但它们也有自己的障碍：制造成本更高，并且需要复杂的冷却系统。“这项技术仍在开发中，成本尚不清楚，”Bird 说。
机构编号: https://doi.org/10.1038/d41586-024-03382-6
