Hay un momento en cualquier película o dibujo animado que muestra a un científico loco cuando pulsan un interruptor o mezclan dos productos químicos y retumban, su laboratorio explota y el humo sale por las ventanas y puertas. En realidad, al menos en la era moderna, se desaconsejan las explosiones de laboratorio. Pero un experimento reciente con electromagnetismo en Tokio produjo el campo magnético controlado más fuerte jamás creado, informa Samuel K. Moore en IEEE Spectrum, lo suficientemente potente como para abrir las puertas del laboratorio.
La gran explosión se produjo cuando los investigadores de la Universidad de Tokio bombearon 3, 2 megajulios de electricidad en una bobina especialmente diseñada para producir un campo magnético masivo. Mientras los investigadores esperaban que el campo alcanzara 700 teslas, la unidad solía medir la densidad del flujo magnético o, informalmente, la intensidad del campo magnético. En cambio, el campo alcanzó 1.200 teslas. Eso es aproximadamente 400 veces más fuerte que la máquina de resonancia magnética más potente, que produce tres teslas. La explosión resultante dobló el armario de hierro en el que estaba encerrado el dispositivo y abrió de golpe las puertas de metal.
"Diseñé la carcasa de hierro para resistir alrededor de 700 T", le dice a Moore el físico Shojiro Takeyama, autor principal del estudio en la revista Review of Scientific Instruments. “No esperaba que fuera tan alto. La próxima vez, lo haré más fuerte.
Afortunadamente, los propios investigadores fueron escondidos en una sala de control, protegidos de la explosión.
Entonces, ¿qué estaban haciendo Takeyama y sus colegas para hacer estallar enormes barreras magnéticas en el centro de Tokio? Rafi Letzer en LiveScience explica que los científicos han estado persiguiendo campos magnéticos controlados cada vez más grandes durante varias décadas. Takeyama ha estado tratando de superar el nivel de 1, 000 teslas durante los últimos 20 años, alcanzando la meta con este nuevo dispositivo.
En esencia, el electroimán es una serie de tubos que consisten en una bobina con una bobina interna de cobre dentro de ella. Cuando grandes cantidades de electricidad pasan por las bobinas, la bobina interna se colapsa sobre sí misma a una velocidad de Mach 15, que es más de 3 millas por segundo. El campo magnético en la bobina se comprime más y más hasta que alcanza niveles increíblemente altos. Luego, en una fracción de segundo, todo se derrumba, lo que resulta en la explosión. Con un poco más de ingeniería y algunas puertas más fuertes, el equipo cree que podrían llevar su dispositivo a 1.800 teslas.
Este no fue el campo magnético más grande jamás generado por los humanos. Algunos campos súper fuertes son producidos por láser, pero son tan pequeños y de corta duración que son difíciles de estudiar o usar. Takeyama le dice a Letzer que históricamente, los investigadores estadounidenses y rusos han realizado algunas pruebas al aire libre a gran escala utilizando explosivos de alta potencia en bobinas magnéticas, que producen campos de hasta 2.800 teslas. Pero estos también son imperfectos.
"No pueden realizar estos experimentos en laboratorios de interior, por lo que generalmente realizan todo al aire libre, como Siberia en un campo o en un lugar muy amplio en Los Alamos [Nuevo México]", dice. "Y tratan de hacer una medición científica, pero debido a estas condiciones, es muy difícil hacer mediciones precisas".
Sin embargo, la herramienta del equipo se puede utilizar en un entorno de laboratorio controlado y produce un campo relativamente grande, un poco menos de un nanómetro, que es lo suficientemente grande como para hacer algo de ciencia real. Según un comunicado de prensa, el objetivo es producir un campo magnético controlado que pueda ser utilizado por los físicos. La esperanza es que el campo se pueda controlar lo suficientemente bien como para que los materiales se puedan colocar dentro del pequeño campo para que los investigadores puedan llevar los electrones a su "límite cuántico", en el que todas las partículas están en su estado fundamental, revelando propiedades que los investigadores aún tienen para descubrir. En ese caso, más grande es mejor.
"En general, cuanto más alto es el campo, la resolución de la medición se vuelve mejor y mejor", le dice Takeyama a Moore en IEEE.
La otra aplicación posible, una vez que las explosiones salen del sistema, es el uso en reactores de fusión, un tipo de dispositivo productor de energía en el que el plasma se mantiene estable utilizando un fuerte campo magnético como sus fusibles de hidrógeno, creando una reacción similar a la del sol y la producción de energía limpia casi ilimitada. Según el comunicado, los investigadores creen que necesitan poder controlar un campo magnético de 1000 teslas para producir una fusión nuclear sostenida.
