Учёные Китайской академии наук разработали самый мощный магнит со стабильным магнитным полем на базе лаборатории в городском округе Хэфэй, провинции Аньхой КНР. Гибридный магнит SHMFF размером с монетку предназначен для научно-исследовательской работы: он генерирует магнитное поле силой 45,22 Тесла, которое в более чем миллион раз превосходит по силе индукции магнитное поле Земли.
Прежний рекорд мощности индукции стабильного магнитного поля – 45 Тл – установила Национальная лаборатория сильного магнитного поля США (MagLab) в 1999 году. Как и разработка MagLab, SHMFF (Steady High Magnetic Field Facility) представляет собой гибридный магнит, который состоит из внешнего кольца сверхпроводящего магнита и ядра в виде магнита Биттера. Обе технологии имеют свои достоинства и недостатки. В частности, сверхпроводящий магнит отличается относительно низким энергопотреблением, но имеет лимит мощности магнитного поля. Тем временем магнит Биттера рассчитан на создание сильнейших стационарных магнитных полей, но при этом он потребляет очень много энергии. Комбинация этих технологий позволила учёным компенсировать их слабые стороны, получив мощное и стабильное магнитное поле из объекта с диаметром всего 33 мм.
В 2016 году команда SHMFF достигла силы стабильного магнитного поля на уровне 40 Тл, но решила на этом не останавливаться. Для подготовки к новому рекорду инженеры оптимизировали процесс производства дисков для магнита Биттера и усовершенствовали общую структуру гибридного магнита. В итоге им удалось добиться рекордного значения индукции магнита при потреблении 26,9 МВт. Для сравнения, магнит MagLab потребляет не менее 30 МВт. В 2019 году американские специалисты сумели на короткое время достичь пиковой мощности импульсного магнитного поля 45,5 Тл, однако данный магнит был экспериментальным и не мог обеспечить стабильного стационарного магнитного поля, необходимого для научно-исследовательской работы.
По словам китайских физиков, SHMFF в новом виде олицетворяет масштабный прорыв в области материаловедения. Даже при меньших мощностях он служил экспериментальной площадкой для более чем 170 учреждений, которые ведут фундаментальные и прикладные исследования в широком спектре дисциплин. К примеру, воздействие сильнейшего магнитного поля позволило учёным открыть ряд новых физических свойств углеродных нанотрубок, применимых в разработке и производстве полупроводниковых устройств нового поколения. Кроме того, SHMFF является основой для множества биохимических экспериментов с клеточными культурами и полноценными живыми организмами, начиная от червей и заканчивая обезьянами. Учёные считают, что дальнейшие исследования в магнитном поле позволят совершить ещё немало открытий в области химии, биологии и медицины: разгадать тайны процесса старения, найти лекарства от различных онкологических заболеваний или расшифровать алгоритмы взаимодействия миллионов нейронов в человеческом мозге.