I campi magnetici sono utilizzati in varie aree della fisica e dell’ingegneria moderna, con applicazioni pratiche che vanno dai campanelli ai treni a levitazione magnetica. Dalle scoperte di Nikola Tesla nel 19° secolo, i ricercatori si sono sforzati di realizzare forti campi magnetici nei laboratori per studi fondamentali e applicazioni diverse, ma la forza magnetica di esempi familiari è relativamente debole.
Il geomagnetismo è 0,3-0,5 gauss (G) e la tomografia magnetica (MRI) utilizzata negli ospedali è di circa 1 tesla (T = 10 4 G). Al contrario, la futura fusione magnetica e treni maglev richiederanno campi magnetici sul kilotesla (kT = 10 7G) ordine. Ad oggi, i campi magnetici più elevati osservati sperimentalmente sono dell’ordine kT.
Recentemente, gli scienziati dell’Università di Osaka hanno scoperto un nuovo meccanismo chiamato “implosione dei microtubi” e hanno dimostrato la generazione di campi magnetici dell’ordine del megatesla (MT = 1010G) tramite simulazioni di particelle utilizzando un supercomputer. Sorprendentemente, questo è tre ordini di grandezza superiore al miglior risultato mai ottenuto in un laboratorio.
Campi magnetici così elevati sono previsti solo in corpi celesti come stelle di neutroni e buchi neri.
L’irradiazione di un minuscolo microtubo di plastica dello spessore di un decimo di un capello umano mediante impulsi laser ultraintensi produce elettroni caldi con temperature di decine di miliardi di gradi. Questi elettroni caldi, insieme agli ioni freddi, si espandono nella cavità del microtubo a velocità prossime alla velocità della luce. La pre-semina con un campo magnetico dell’ordine di kT fa sì che le particelle cariche che implodono vengano distorte all’infinito a causa della forza di Lorenz.
Un tale flusso cilindrico unico produce collettivamente correnti di spin senza precedenti di circa 10-15 ampere / cm 2 sull’asse target e, di conseguenza, genera campi magnetici ultraelevati nell’ordine MT.
Lo studio condotto da Masakatsu Murakami e colleghi ha confermato che l’attuale tecnologia laser può realizzare campi magnetici di ordine MT sulla base di questo concetto. L’attuale concetto per la generazione di campi magnetici dell’ordine di MT porterà a una ricerca fondamentale pionieristica in numerose aree, tra cui la scienza dei materiali, l’elettrodinamica quantistica (QED) e l’astrofisica, nonché altre applicazioni pratiche all’avanguardia.
