物理学家提议如何做出地球上最强的磁场 可能比中子星还强

栏目:科学探索 编辑:黄耀华 时间:2016年11月05日

研究人员提出一个另类方法,产生超强磁场来扫除让我们无法从控制法拉第效应(Faraday effect)的障碍,到可以完全使用它。这需要更多的研究和实验来验证这个方法。

法拉第效应

在研究如何控制法拉第效应力量的旅程上,它可以让核融合以及在实验室的太空物理过程有更好的控制与管理,研究人员提议一个新方法,产生更强的磁场。

法拉第效应,也是所知的磁旋转(magnetic rotation),是由Michael Faraday首先在1845年发现。法拉第效应显示光与磁场之间强烈的交互作用。基本上,一个电磁波,比如说可见光通过一个非磁性介质,假设是水,会被一个固定磁场所影响,磁场会导致它的偏振面(polarization plane)或是它的几何方位(geometric orientation) 旋转。

反过来说,如果这个电磁波在一个磁性介质改变它的偏振时通过,它会产生更强的磁场。电磁波越强,产生的磁场就越强。

虽然使用日常生活材料很容易达到法拉第效应,但要达到核融合以及太空物理模拟所要求的,还非常困难。半世纪以来,它一直是理论化的。如果我们有足够强的雷射,增强磁场强度到所需要的程度,这类的应用是可以达到的。

但即使那样,还会有另一个问题:强烈的雷射会抵消电子碰撞,或是法拉第效应所要求的吸收。

可能比中子星更强

围绕这个问题,来自俄罗斯、义大利、与德国的研究人员提出一个新方法,一旦使用非常高强度的雷射波来创造出高磁场,辐射摩擦(radiation friction)应该被导入来达到所要求的吸收,替代被雷射所抵销的电子碰撞。

理论上,这个方法能产生非常强的磁场。但有多强呢?

目前,实验室能够创造出108高斯(磁场量测的标准单位),形成控制核融合一项挑战。然而MRI能够达到7万高斯,而一颗中子星的表面磁场大约是1,012高斯。

他们的方法可能产生数兆高斯强的磁场。1兆是1的后面有9个零。

当然,那只是可能。这不意味着他们的实验将达到那样的规模,因为那么强烈的磁场的后果是很吓人的。

这意味着他们能够在实验室里再现太空环境。研究人员之一、来自俄罗斯的莫斯科工程物理研究所(Moscow Engineering Physics Institute)的Sergey Popruzhenko说:「一个新的研究领域,实验室太空物理学(laboratory astrophysics)在最近兴起,而且现在正非常快速地发展中。我们的研究是特别的有趣,因为它在这个领域提议新的机会。

虽然在纸(论文)上的计算是非常有希望的,这些研究人员仍然必须主导实际的实验,来看它是否行得通。三项测试这个方法的设备现正在捷克(Czech Republic)、罗马尼亚(Romania)和匈牙利(Hungary)建造中。

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