30-тесловые магнитные поля доступны настольным установкам

Обычная небольшая экспериментальная установка достигла мощности магнитного поля, которая в несколько раз превышает показатель магнитов Большого адронного коллайдера.

Международная группа учёных, включавшая представителей Университета Райса (США), показала настольное устройство, способное поддерживать температуру, близкую к абсолютному нулю, и переменное магнитное поле, достигающее 30 Тл. Для справки: это в десяток раз лучше, чем у аппаратов МРТ, и радикально больше, чем у любого другого сопоставимого по весу прибора.

Установку и впрямь не назовёшь крупной. Слева направо: Тим Но, Юнитиро Коно, Тревор Смит, Ци Чжан — её разработчики. (Фото Jeff Fitlow / Rice University.)

Райсовский магнит с широкополосной оптикой (RAMBO) по генерируемому магнитному полю сравним с лучшей системой (45 Тл) Национальных лабораторий США по работе с мощными магнитными полями — с той только разницей, что последняя мощнее всего в полтора раза, но весит полноценные 32 т — примерно в тысячу раз больше. И даже самый изощрённый 100-тесловый аппарат из Лос-Аламоса тянет на 8,2 т, то есть и габаритами, и стоимостью находится вне досягаемости обычного учёного и его лаборатории.

Основной задачей системы, созданной под руководством Юнитиро Коно (Junichiro Kono) из Университета Райса, названо изучение «сверхизлучения» — кооперативного излучения, возникающего из-за самопроизвольного зарождения и усиления корреляций первоначально независимых атомов.

Кроме лазера, решающего задачи оптической спектроскопии, у прибора есть два криостата — сравнительно небольших цилиндра, в длину чуть менее 75 см. Один криостат слегка больше в диаметре и содержит магнит в форме тора с обмоткой из серебра и меди, с внутренним отверстием в 12 мм. Другой криостат поменьше, в нём поддерживается температура примерно в 7 К, чтобы обеспечить помещение охлаждённого исследуемого образца в магнитное поле, производимое установкой.

Катушка, создающая 30 Тл, выглядит несерьёзно маленькой. (Фото Tanyia Johnson / Rice University.)

Устройство позволит учёным радикально улучшить анализ электрон-дырочной плазмы высокой плотности и в перспективе провести принципиально новые эксперименты, касающиеся конденсированного состояния материи в мощных магнитных полях.

Отчёт о работе опубликован в журнале Review of Scientific Instruments.

Подготовлено по материалам Университета Райса.

Александр Березин