Esta bobina que
usa o supercondutor YBCO ajudou o MagLab
a estabelecer um novo recorde mundial de magnetos supercondutores: 27 teslas.
Construído
com supercondutores novos e tradicionais, o ímã atingiu um campo de 27 teslas
em 5 de junho, em um teste que superou as expectativas dos designers. O ímã é
uma versão menor de um ainda mais poderoso com conclusão prevista para o
próximo ano - um de 32 Tesla que será substancialmente mais forte do que
qualquer ímã construído até à data.
Tesla é uma medida da intensidade do campo
magnético: um ímã típico usado em um aparelho de ressonância magnética é de 2 a
3 Tesla. O valor de 27 Tesla é 3,5 maior do que o ímã supercondutor mais forte em
operação atualmente (em Lyon, França) e 1 Tesla mais forte do que um magneto
supercondutor de teste construída no início deste ano na Coreia do Sul.
Fita de YBCO enrolada
em discos (panquecas) para fazer as bobinas.
O ímã
supercondutor mais forte do mundo tem atualmente uma força de campo de 23,5 Tesla.
Quando este ambicioso projeto for concluído em 2016, o magneto supercondutor
mais forte do planeta estará alojado no MagLab.
Com 32 Tesla, dará um salto gigante em uma tecnologia que, desde 1960, tem
visto pequenos passos de crescimento de 0,5 a 1 Tesla. Em junho deste ano, um
teste com o ímã de 32 Tesla estabeleceu um novo recorde mundial de 27 Teslas
para um ímã supercondutor.
O
instrumento inovador irá reduzir consideravelmente o custo de experimentos
científicos e tornar a investigação de alto campo acessível a mais cientistas.
Devido
em grande parte ao ambiente mais silencioso que um ímã supercondutor oferece, os
32 Tesla irá ajudar os cientistas a abrir novos caminhos na ressonância
magnética nuclear, ressonância magnética eletrônica, sólidos moleculares, estudos
de oscilação quântica de metais complexos, efeito Hall quântico etc.
O YBCO é um supercondutor de alta
temperatura (HTS) formado por óxido de cobre, ítrio e bário. HTS são
supercondutores a temperaturas mais elevadas do que seus primos convencionais,
o que significa uma grande vantagem. Essa propriedade também lhes permite permanecerem
supercondutores a campos magnéticos muito mais elevados do que os supercondutores
convencionais. O ímã testado apresenta uma mistura de fita de YBCO e fio de
supercondutores convencionais.
Huub
Weijers, diretor do projeto, testou uma série de bobinas magnéticas ao
longo dos anos e comentou: “Esta é a primeira vez com
os protótipos que nós não tivemos algo que não estava certo. Toda vez havia um
pedaço aqui ou ali, uma parte que não foi muito bem, que estava limitando-nos
em geral. Desta vez, não houve tal irregularidade. Nós apenas atingimos o
desempenho máximo do condutor”.
O MagLab
dispõe de vários instrumentos que são mais fortes do que 32 T, incluindo dois
ímãs resistivos e o ímã híbrido de 45 T. Contudo, como supercondutor mais forte
do mundo, o de 32 T será capaz de executar mais horas, mais barato de operar, e
oferece vantagens importantes para alguns tipos de experimentos.
Supercondutores criam campos mais estáveis, ‘mais silenciosos’ do que ímãs
resistivos (que dependem de corrente convencional) que são importantes para
experimentos em ressonância magnética nuclear, ressonância magnética eletrônica
e outras áreas de pesquisa que requerem medidas mais sensíveis. A estimativa é
que todo o sistema esteja pronto no primeiro semestre de 2016.
Este será o primeiro ímã de alto campo à
disposição dos pesquisadores que incorpora o YBCO, uma cerâmica supercondutora
de alta temperatura crítica. Duas bobinas internas de YBCO, fabricadas no MagLab serão cercadas por um outsert comercial composto de três
bobinas de nióbio-estanho e duas bobinas de nióbio-titânio.
O novo ímã será mais atraente para os
usuários cujos experimentos requerem menor ruído e tempos de execução mais
longos do que os ímãs resistivos podem oferecer, enquanto a taxa relativamente
rápida de 32 T/hora também permite muitas varreduras de campo por dia.
A equipe envolvida
no projeto (da esquerda para a direita): Brent Jarvis, Huub Weijers (diretor de
projeto), Denis Markiewicz, Tom Painter, Adam Voran, Steven Carter, Scott
Gundloch e Bill Sheppard. Não retratado:
Andy Gavrilin, Zach Johnson, Patrick Noyes e Youri Viouchkov.
Fonte2: https://nationalmaglab.org/news-events/news/maglab-claims-record-with-novel-superconducting-magnet
Fonte3: http://www.oxford-instruments.com/news/2015/june/national-maglab-achieves-record-high-field-of-27-t
