211service.com
Fizycy budują pierwszy na świecie wąż magnetyczny do przesyłania pól magnetycznych
Jedną z ważniejszych właściwości fal elektromagnetycznych jest to, że mogą być przesyłane na prawie nieograniczoną odległość. Tego samego nie można jednak powiedzieć o polach magnetycznych.
Wpływ magnetyzmu w nauce jest ograniczony przez pozornie nie do pokonania ograniczenie: pola magnetyczne szybko zanikają wraz z odległością od źródeł, mówi Carles Navau z Autonomicznego Uniwersytetu w Barcelonie i kilku kumpli.
Wygląda na to, że to się zmieni. Ci faceci twierdzą, że odkryli, jak przesyłać pola magnetyczne na duże odległości za pomocą „węża magnetycznego”. Zademonstrowali nawet tę technikę po raz pierwszy za pomocą urządzenia dowodu zasady.
Naukowcy od wielu lat próbują przesyłać pola magnetyczne na niewielkie odległości. Na przykład transformatory wykorzystują materiały ferromagnetyczne o wysokiej przepuszczalności pól magnetycznych, ale tylko na krótkie odległości, ponieważ pole zanika szybko.
Ale nowe materiały oferują alternatywne podejście. W ostatnich latach fizycy zaczęli eksperymentować z nowymi technologiami, które mogą manipulować polami elektromagnetycznymi ze znacznie większą elastycznością. Tak zwana optyka transformacyjna pozwala na zginanie, skręcanie i sterowanie tymi polami w sposób, który jeszcze kilka lat temu był niemożliwy. Sztuczka polega na stworzeniu materiałów na zamówienie – metamateriałów – które oddziałują z polami w skali poniżej długości fali, prowadząc je w określony, z góry określony sposób.
Navau i wsp. wskazują, że statyczne pole magnetyczne można traktować jako falę o nieskończonej długości fali, więc teoretycznie powinno być możliwe sterowanie nim za pomocą metamateriału w taki sam sposób, jak fale elektromagnetyczne.
Część ich pracy poświęcona jest zbadaniu właściwości takiego materiału i sposobu jego budowy.
Ich wniosek jest taki, że wąż magnetyczny składający się z koncentrycznych rurek z materiałów nadprzewodzących i ferromagnetycznych powinien wystarczyć. Mówią, że rurka składająca się z 20 koncentrycznych pierścieni, około dziesięć razy dłuższa niż szerokość, powinna przenosić około 90 procent pola magnetycznego z jednego końca na drugi. Rzeczywiście, rura z zaledwie 2 koncentrycznymi pierścieniami powinna przepuszczać około 75%.
Chłopaki przetestowali ten pomysł z pojedynczą nadprzewodnikową rurką o długości 7 cm (wykonaną z BiPbSrCaCuO) i wypełnioną stopem ferromagnetycznym (kobaltu i żelaza).
Podczas eksperymentu odkryli, że rura ta pękła mniej więcej w połowie swojej długości, co pozwoliło uciec transportowanemu przez nią polu magnetycznemu.
Umieścili cewkę w jednej z rurek, która generowała pole magnetyczne 1,3 mTelsa. Następnie zmierzyli pole uciekające ze szczeliny na 0,8 mT. To znacznie więcej niż pole bez węża. Pole magnetyczne jest prowadzone przez wąż magnetyczny [nadprzewodzący-ferromagnetyczny] od źródła cewki do punktu pęknięcia, gdzie ucieka na zewnątrz węża, powiedzmy Navau i spółka.
Możliwość przesyłania pól magnetycznych na stosunkowo duże odległości może mieć ważne zastosowania. W szczególności Navau i jego koledzy zwracają uwagę na potencjał urządzeń informacji kwantowej, w których pola magnetyczne mają kluczowe znaczenie dla manipulowania bitami kwantowymi. Ich zdaniem może to być szczególnie istotne w kontekście centrów defektów koloru azot-wakancja w nanokrysztale diamentu, który został niedawno zidentyfikowany jako obiecujące systemy do implementacji procesorów informacji kwantowej lub wzmacniaczy kwantowych.
Nie jest jeszcze jasne, jak dokładnie mogą budować i kontrolować te węże magnetyczne w tej skali nanometrycznej. Ale nie jest poza sferą możliwości, że urządzenia te mogą stać się w przyszłości ważną technologią umożliwiającą przetwarzanie informacji kwantowych.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1304.6300 : Wąż magnetyczny: prowadzenie i transport pól magnetycznych na duże odległości