Nhà khoa học mất phòng thí nghiệm vì từ trường mạnh gấp 120.000 lần nam châm nổ tung

Với một tiếng nổ BÙM, phòng thí nghiệm tan tành trước từ trường mạnh 1.200 Tesla.

Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo tạo ra được từ trường điều khiển được mạnh nhất trong lịch sử. Nhân tiện, họ cũng lỡ tay làm nổ tung cả phòng thí nghiệm trong một bài thử lỗi.

Nghiên cứu cụ thể được đăng trên Review of Scientific Instrument nêu rõ từ trường được tạo ra để thử nghiệm hệ thống máy phát mới. Các nhà nghiên cứu đang muốn đạt được từ trường mạnh 700 Tesla, nhưng cỗ máy họ làm ra mạnh hơn họ tưởng: nó đạt được mốc 1.200 Tesla. Để so sánh: từ trường trong nam châm đính lên bề mặt tủ lạnh, bảng đen/bảng xanh chỉ ở mức 0,01 Tesla thôi.

Đây là mức từ trường mạnh nhất từng được tạo ra trong môi trường được kiểm soát của phòng thí nghiệm. Phải nói cụ thể vậy là vì nó không phải từ trường mạnh nhất trong lịch sử kĩ thuật mà chúng ta biết. Hồi năm 2001, các nhà khoa học nga tạo ra từ trường mạnh 2.800 Tesla cơ.

Trong cả hai thử nghiệm từ Nhật và từ Nga, họ đều sử dụng kĩ thuật có tên electromagnetic flux-compression, tạm dịch là nén luồng điện từ. Nó sẽ tạo ra một điểm cực đại trong từ trường bằng cách đột ngột ép từ trường xuống kích thước nhỏ hơn. Nén luồng điện từ đã xuất hiện từ những năm 1940, nhưng trong thời kì đầu, các nhà khoa học đã sử dụng lượng lớn thuốc nổ TNT để tạo ra vụ nổ đủ lớn để ép được một từ trường.

Thử nghiệm của những năm 1940 rơi vào phạm trù "làm mẫu một lần thôi", bởi sau thử nghiệm thì dụng cụ tan tành theo vụ nổ khổng lồ. Hơn nữa, việc tái tạo và điều khiển một vụ nổ bằng TNT quá khó.

Thay vì dùng TNT, các nhà nghiên cứu Nhật Bản dồn vào từ trường một lượng năng lượng khổng lồ 3,2 megajoule vào máy phát, khiến từ trường nhỏ bị ép vào nhanh chóng với vận tốc 32.000km/h. Thử nghiệm cần tới dòng điện 4 triệu ampere chạy qua máy phát. Khi lực ép đủ lớn, nó sẽ bung ra, một sóng xung kích mạnh sẽ phá tan mọi thứ trên đường nó phá ra.

Để tự bảo vệ mình khỏi thử nghiệm và bảo vệ phòng thí nghiệm khỏi bị tàn phá, họ dựng lên một lòng sắt cho cái máy phát. Thế nhưng họ chỉ xây cái lồng để nó chịu được sức công phá 700 Tesla thôi, thực tế lực phát ra tới 1.200 Tesla. Đó là lý do tại sao cái lồng sắt trong clip ngắn lại bung bét hết cả.

"Tôi không ngờ là nó mạnh thế", Shojiro Takeyama, nhà vật lý học tại Đại học Tokyo nói. "Lần tới, chúng tôi sẽ làm phòng thí nghiệm chắc chắn hơn".

Khi lực ép đủ lớn, nó sẽ bung ra, một sóng xung kích mạnh sẽ phá tan mọi thứ trên đường nó phá ra.

Theo như các nhà nghiên cứu mô tả, thử nghiệm không chỉ cho ta biết cách thức từng vật liệu phản ứng với một từ trường mạnh, mà còn mở lối cho công nghệ hợp hạch tương lai. Những máy hợp hạch đều cần một từ trường mạnh tới cả ngàn Tesla để hoạt động hiệu quả, nên trước hết ta phải tìm cách hạn chế sức công phá của từ trường để có được nguồn năng lượng sạch từ phản ứng hợp hạch.

Lần thử nghiệm tới, các nhà nghiên cứu Nhật Bản sẽ xây một cái lồng chắc chắn hơn, thử với từ trường mạnh 1.500 Tesla.

Các nhà nghiên cứu kết luận trong báo cáo:

"Mới chỉ 40 năm trước, từ trường mạnh 1.000 Tesla rất khó tạo ra mà ta lại còn phải dựa vào những hệ thống chất nổ đáng kinh sợ và không an toàn, không thể kiểm soát được. Nên chúng ta có thể khẳng định rằng kết quả hiện tại mở ra một kỉ nguyên mới, bước tiến mới trong việc tạo ra và sử dụng từ trường cực mạnh để nghiên cứu thể rắn, cũng như các chất thể plasma trong phản ứng hợp hạch, để áp dụng vào các nghiên cứu tương tự".

Từ khóa liên quan:

phòng thí nghiệm

phòng thí nghiệm nổ tung

từ trường mạnh

kỹ thuật nén luồng điện từ

electromagnetic flux-compression

Shojiro Takeyama