Çin Bilimler Akademisi 42 tesla değerinde sabit bir manyetik alan üretebilen bir dirençli mıknatıs geliştirerek rekoru ABD’nin elinden aldı.
Çin Bilimler Akademisi Fizik Bilimleri Enstitüleri Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı (CHMFL) 42 tesla değerinde sabit manyetik alan üreten dirençli bir mıknatıs geliştirdi. Daha önceki dirençli mıknatıs rekoru 41.1 ile ABD Ulusal Yüksek Manyetik Laboratuvarı’ndaydı.
Mıknatıs ve manyetik alan
Mıknatıslar manyetik alan oluşturarak manyetik özellik taşıyan cisimleri kendilerine çekebilen nesneler olarak tanımlanıyor. Manyetik alanın ise elektrik yüklerinin hareketiyle oluşan bir kuvvet alanı olduğu ifade ediliyor. Mıknatıslar doğal olarak bulunabildiği gibi yapay olarak da üretilebiliyor.
Mıknatısın tarihi, eski Yunan ve Çin medeniyetlerine kadar uzanıyor. Antik Yunan’da, M.Ö. 600 yıllarında “manyetit” adlı mineralin demir parçalarını çekme özelliği keşfediliyor. Manyetit, doğada manyetik özellik taşıyan nadir minerallerden biri olarak ilk mıknatıs taşı olarak kabul ediliyor.
Çinliler ise manyetiti pusula olarak kullanarak manyetizmanın yön bulma aracı olarak işe yaradığını keşfediyor. Orta Çağ’da mıknatısın ve pusulanın Avrupa’da denizcilikte kullanılmaya başlaması, ticaret yollarının bulunmasında ve keşiflerde kritik rol oynuyor.
19. yüzyıla gelindiğinde, Hans Christian Ørsted elektrik akımının manyetik alan oluşturduğunu buluyor ve Michael Faraday’ın çalışmalarıyla elektromıknatısların geliştirilmesi mümkün hale geliyor. Bu dönemde elektrik ve manyetizma biliminde devrim niteliğinde gelişmeler yaşanıyor ve modern mıknatıs teknolojisinin temelleri atılıyor.
Maxwell denklemleri
Mıknatıslar ve manyetik alanların Faraday tarafından atılan bilimsel temeli, 19. yüzyılda James Clerk Maxwell’in çalışmalarıyla tam olarak açıklık kazanıyor. Maxwell öncesinde, manyetizma ve elektrik iki ayrı doğa olayı olarak kabul ediliyordu; elektrik akımının mıknatıs oluşturabileceği ancak Hans Christian Ørsted ve Michael Faraday’ın keşifleriyle anlaşılıyordu. Ancak, Maxwell’in dört temel denklemi, bu iki kuvvetin aynı doğa yasalarına bağlı olduğunu ve birbiriyle etkileşim halinde olduğunu gösteriyor.
Maxwell denklemleri sayesinde elektrik alanlarının hareketinin manyetik alan yarattığı, bu manyetik alanların da elektrik alanlarını doğrudan etkilediği ortaya konuyor. Bu denklemler, elektromıknatısların geliştirilmesinden yüksek güçlü sabit mıknatısların tasarımına kadar her alanda kritik bir temel oluşturuyor. Modern mıknatıs teknolojisinin dayandığı bilimsel altyapı, Maxwell denklemleri sayesinde mümkün hale geliyor.
42 tesla ne demek?
Tesla birimi, manyetik alan şiddetini ölçmek için kullanılan Uluslararası Birimler Sistemi (SI) içinde yer alıyor. İsmini ünlü fizikçi ve mucit Nikola Tesla’dan alan bu birim, manyetik alanın gücünü ifade ediyor.
1 tesla, bir metrekarelik alanda bir amperlik elektrik akımına maruz kalan bir iletkenin oluşturduğu manyetik alan şiddetini gösteriyor. Yüksek tesla değerleri, daha güçlü bir manyetik alan anlamına geliyor.
Günlük yaşamda karşılaşılan manyetik alanların çoğu oldukça düşük tesla değerlerinde kalıyor; örneğin, Dünya’nın manyetik alanı yaklaşık 50 mikrotesla (0,00005 tesla) seviyesinde ölçülüyor. 42 tesla gücü, Dünya’nın manyetik alanının yaklaşık 840 bin katı anlamına geliyor.
Dirençli mıknatıslar, elektrik akımı kullanarak güçlü manyetik alanlar oluşturan ve yüksek manyetik alan seviyelerine ulaşabilen özel mıknatıs türleri olarak biliniyor. Yüksek teslalı dirençli mıknatıslar, bilim ve teknolojide kritik araştırmalarda yer alıyor. Malzeme bilimi alanında süperiletkenlerin incelenmesine olanak tanıyan bu mıknatıslar, yeni nesil enerji taşıma sistemlerinin geliştirilmesine katkı sunuyor.
Kuantum fiziği araştırmalarında elektron ve parçacık davranışlarını detaylı inceleme fırsatı veren yüksek güçlü mıknatıslar, biyokimyada ise biyomoleküler yapıları analiz etmek için kullanılıyor. Ayrıca, manyetik rezonans (MR) görüntüleme tekniklerinde daha hassas sonuçlar sağlayarak kanser ve nörolojik hastalık araştırmalarına destek sağlıyor. Yüksek teslalı dirençli mıknatıslar, bilimin farklı dallarında çığır açan gelişmelere zemin hazırlıyor.
Rekorlar
1990’larda, ilk yüksek güçlü dirençli mıknatıslar 30 teslaya kadar sabit manyetik alanlar üretebiliyordu. Bu dönemde ABD ve Avrupa laboratuvarları, yüksek güçte dirençli mıknatıs üretiminde öne çıkıyordu. 2017 yılında ABD’de Florida Eyalet Üniversitesi’ne bağlı Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı, 36 teslalık dirençli bir mıknatıs geliştirerek dünya rekorunu kırıyor ve bu gelişme, güçlü manyetik alan gerektiren araştırmalar için yeni bir standart belirliyor. 2022’de aynı laboratuvar, 38,5 teslalık sabit manyetik alan üreterek rekorunu geliştiriyor ve bu mıknatıs, o dönemde üretilen en güçlü dirençli manyetik alanı sunuyor. 2023’te ABD, 41,1 teslalık bir mıknatıs geliştirerek kendi rekorunu bir kez daha yeniliyor.
Çin Bilimler Akademisi Fizik Bilimleri Enstitüleri Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’nın (CHMFL) yaptığı açıklamada, 42 tesla gücünde sabit bir manyetik alan üretebilen yeni bir dirençli mıknatıs geliştirildiği ve bu türdeki mıknatıs rekorunun Çin’e geçtiği belirtiliyor.
Kaynak: Nature
