Gelecek nesil güçlü proton hızlandırıcıları inşa etmek için, bilim insanlarının bir halkanın etrafındaki ışık hızına yakın parçacıkları yönlendirmek için mümkün olan en güçlü mıknatıslara ihtiyacı var. Belirli bir halka boyutu için, ışının enerjisi ne kadar yüksek olursa, hızlandırıcının mıknatıslarının o sırada rotasını sabit tutması gerekir.
Enerji Bölümü'ndeki Fermilab Bilim Adamları, gaz kelepçesi mıknatısı için şimdiye kadar kaydedilen en yüksek manyetik alan kuvvetini elde ettiklerini, 14.1 teslaslık bir dünya rekoru kırarak, mıknatısın 4.5 kelva veya eksi 450 derece Fahrenheit'e soğutulduğunu açıkladılar. Aynı sıcaklıkta elde edilen 13.8 teslasın önceki kaydı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından 11 yıl boyunca tutuldu.
Bakkal listenizi buzdolabınıza tutan buzdolabı mıknatısından bin kat daha fazla mıknatıs.
Bu başarı, 2009'dan beri CERN laboratuarında faaliyet gösteren güçlü 17 kilometrelik Büyük Hadron Çarpıştırıcısı için potansiyel bir halefi olarak görev yapabilecek gelecek bir çarpıştırıcı için tasarımları inceleyen parçacık fiziği topluluğu için dikkate değer bir kilometre taşıdır. protonları LHC’dekinden birkaç kat daha fazla enerjiye hızlandırmak.
Bu da LHC'lerden daha güçlü olan ve yaklaşık 15 teslas olan direksiyon mıknatıslarını gerektirir.
Fermilab'daki projeyi yöneten Fermilab bilim adamı Alexander Zlobin, “14 yıldır tesla duvarını yıkmak için çalışıyoruz, bu nedenle bu noktaya gelmek önemli bir adım. “İlk testinde 15 tesla gösterici mıknatısı ile 14.1 teslas aldık. Şimdi ondan bir tesla daha almaya çalışıyoruz.”
Gelecekteki yüksek enerjili hadron çarpıştırıcısının başarısı, büyük ölçüde uygulanabilir yüksek alan mıknatıslarına bağlıdır ve uluslararası yüksek enerjili fizik topluluğu, 15 tesla niobium teneke mıknatısı için araştırmaları teşvik etmektedir.
Mıknatısın tasarımının merkezinde, niyobyum teneke adı verilen gelişmiş bir süper iletken malzemedir.
İçinden akan elektrik akımı manyetik bir alan oluşturur. Malzeme çok düşük sıcaklığa soğutulduğunda akım direnç göstermediğinden enerji kaybetmez ve ısı üretmez. Akımın tamamı manyetik alanın oluşumuna katkıda bulunur. Başka bir deyişle, elektrik parası için çok fazla manyetik patlama elde edersiniz.
Manyetik alanın gücü, malzemenin kaldırabileceği akımın gücüne bağlıdır. Mevcut LHC mıknatıslarında kullanılan niyobyum-titanyumun aksine, niyobyum-kalay, 15-tesla manyetik alan yapmak için gereken akım miktarını destekleyebilir. Ancak, niyobyum teneke, hızlandırıcı bir mıknatısın içindeki işte muazzam kuvvetlere maruz kaldığında kırılmaya ve kırılgandır.
Bu yüzden Fermilab ekibi, bobini çalışma sırasında karşılaşabileceği her strese ve baskıya karşı hazırlayacak bir mıknatıs tasarımı geliştirdi. Birkaç düzine yuvarlak tel, belirli elektriksel ve mekanik özelliklere uygun olmasını sağlayacak şekilde kabloların içine belirli bir şekilde bükülmüştür. Bu kablolar bobinlere sarıldı ve niyobyum kalaylı telleri çalışma sıcaklıklarında süper iletken haline getirmek için yaklaşık 1.200 derece Fahrenheit tepe sıcaklığına sahip yaklaşık iki hafta boyunca yüksek sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutuldu. Ekip, bobinleri kırılgan bobinleri deforme edebilen büyük elektromanyetik kuvvetlere karşı stabilize etmek için alüminyum kelepçeler ve paslanmaz çelik bir deriden oluşan güçlü bir yapıda çeşitli bobinleri sardı ve böylece niyobyum kalaylı telleri bozdu.
Fermilab grubu, bilinen her tasarım özelliğini dikkate aldı ve karşılığını verdi.
Bu, LHC'nin ötesinde dairesel çarpıştırıcılar için önemli bir teknolojide önemli bir başarıdır, "dedi. Berkeley Laboratuarı'nda kıdemli bir bilim adamı olan ve Fermilab ekibini içeren çok kanallı ABD Magnet Geliştirme Programının direktörü Soren Prestemon," Bu olağanüstü bir dönüm noktasıdır. " Bu mıknatısları geliştiren uluslararası toplum için ve sonuç, yüksek enerjili fiziğin sınırlarını ilerletmek için gelecekteki bir çarpıştırıcıdan gelen ışınları kullanacak araştırmacılar tarafından coşkuyla karşılandı. ”
Ve Fermilab ekibi 15 tesla bölgesinde damgasını vurdu.
Zlobin, "Bunun gibi bir mıknatıs tasarlarken göz önünde bulundurulacak çok fazla değişken var: saha parametreleri, süper iletken tel ve kablo, mekanik yapı ve montaj ve işletim sırasındaki performansı, mıknatıs teknolojisi ve işletim sırasındaki mıknatıs koruması". "Bu sorunların tümü, kayıt parametreli mıknatıslar için daha da önemli."
Önümüzdeki birkaç ay boyunca, grup, bobinin mekanik desteğini güçlendirmeyi ve ardından bu sonbaharda mıknatısı yeniden test etmeyi planlıyor. 15 tesla tasarım hedefine ulaşmayı umuyorlar.
Gelecek için de manzaralarını daha da yükseltiyorlar.
Zlobin, "Bu projenin başarısına ve öğrendiğimiz derslere dayanarak, gelecekteki çarpıştırıcılar için niyobyum teneke mıknatıslardaki alanı 17 teslaya yükseltmeyi planlıyoruz." Dedi.
Orada bitmiyor. Zlobin, yeni gelişmiş süper iletken malzemelerden yapılmış özel kesici uçları kullanarak 20 teslas alanına ulaşan direksiyon mıknatıslarını tasarlayabileceklerini söylüyor.
Bir alan hedefi deyin.
Proje, Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi tarafından desteklenmektedir. Fermilab, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı'nı içeren ABD Mıknatıs Geliştirme Programının önemli bir parçasıdır.
Fermilab'daki yeni mıknatıs, yüksek alanlı kilometre taşını elde etti
alıntı:
Fermilab, hızlandırıcı mıknatıs için dünya rekoru alan gücünü elde ediyor (2019, 9 Eylül)
9 Eylül 2019 tarihinde alındı
https://phys.org/news/2019-09-fermilab-world-record-field-strength-magnet.html adresinden
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan herhangi bir dürüst işlem dışında,
Bölüm, yazılı izin olmadan çoğaltılabilir. İçerik sadece bilgi amaçlıdır.