物理學家提議如何做出地球上最強的磁場,可能比中子星還強!

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研究人員提出一個另類方法,產生超強磁場來掃除讓我們無法從控制法拉第效應(Faraday effect)的障礙,到可以完全使用它。這需要更多的研究和實驗來驗證這個方法。

法拉第效應

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在研究如何控制法拉第效應力量的旅程上,它可以讓核融合以及在實驗室的太空物理過程有更好的控制與管理,研究人員提議一個新方法,產生更強的磁場。

法拉第效應,也是所知的磁旋轉(magnetic rotation),是由Michael Faraday首先在1845年發現。法拉第效應顯示光與磁場之間強烈的交互作用。基本上,一個電磁波,比如說可見光通過一個非磁性介質,假設是水,會被一個固定磁場所影響,磁場會導致它的偏振面(polarization plane)或是它的幾何方位(geometric orientation)旋轉

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反過來說,如果這個電磁波在一個磁性介質改變它的偏振時通過,它會產生更強的磁場。電磁波越強,產生的磁場就越強。

來觀看以下展示這項機制的影片:

雖然使用日常生活材料很容易達到法拉第效應,但要達到核融合以及太空物理模擬所要求的,還非常困難。半世紀以來,它一直是理論化的。如果我們有足夠強的雷射,增強磁場強度到所需要的程度,這類的應用是可以達到的。

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但即使那樣,還會有另一個問題:強烈的雷射會抵消電子碰撞,或是法拉第效應所要求的吸收。

可能比中子星更強

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圍繞這個問題,來自俄羅斯、義大利、與德國的研究人員提出一個新方法,一旦使用非常高強度的雷射波來創造出高磁場,輻射摩擦(radiation friction)應該被導入來達到所要求的吸收,替代被雷射所抵銷的電子碰撞。

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理論上,這個方法能產生非常強的磁場。但有多強呢?

目前,實驗室能夠創造出108高斯(磁場量測的標準單位),形成控制核融合一項挑戰。然而MRI能夠達到7萬高斯,而一顆中子星的表面磁場大約是1兆高斯。

他們的方法可能產生數兆高斯強的磁場。1兆是1的後面有12個零。

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當然,那只是可能。這不意味著他們的實驗將達到那樣的規模,因為那麼強烈的磁場的後果是很嚇人的。

這意味著他們能夠在實驗室裡再現太空環境。研究人員之一、來自俄羅斯的莫斯科工程物理研究所(Moscow Engineering Physics Institute)的Sergey Popruzhenko說:「一個新的研究領域,實驗室太空物理學(laboratory astrophysics)在最近興起,而且現在正非常快速地發展中。我們的研究是特別的有趣,因為它在這個領域提議新的機會。

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雖然在紙(論文)上的計算是非常有希望的,這些研究人員仍然必須主導實際的實驗,來看它是否行得通。三項測試這個方法的設備現正在捷克(Czech Republic)、羅馬尼亞(Romania)和匈牙利(Hungary)建造中。

來源:Futurism