Het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf heeft met 91,4 Tesla een wereld-record voor magneetvelden gevestigd. Hiervoor hebben de onderzoekers een spoel ontwikkeld van circa 200 kg, waarin een elektrische stroom voor een periode van enkele milliseconden het enorme magneetveld opbouwt. De spoel heeft het experiment onbeschadigd doorstaan. Ter vergelijking: de perma-nente magneten in luidsprekers bereiken ongeveer 0,2 Tesla. MRI-scanners in ziekenhuizen halen 1,5 Tesla, voor onderzoeksdoel-einden worden scanners tot 7 Tesla gebruikt..
Bij het record ging het ze echter niet om de fysieke piek, maar om het materiaalonderzoek. Hoe sterker een magneetveld is, des te nauwkeuriger kunnen wetenschappers materialen onderzoeken, die voor nieuwe soorten elektronische componenten maar ook voor zogenaamde supergeleiders in aanmerking komen en die stroom kunnen begeleiden zonder weerstand.
Spoelen
Een koperen spoel, waardoor een elektrische stroom vloeit wekt dergelijk sterke magneetvelden op. Het sterke magnetische veld veroorzaakt ook een elektromagnetische reactiekracht op die stroom en probeert deze uit de spoel te drukken. Hoe groter de stroom, des te groter is de krachtwerking. Bij 25 Tesla zou het koper kunnen scheuren
Om de elektrische lading in de materialen van de toekomst zo nauwkeurig mogelijk onder de loep kunnen nemen, hebben de onderzoekers magneet-velden nodig van 90-100 Tesla. Maar bij 100 Tesla zou de Lorentzkracht in het koper een druk opwekken, die 40.000 keer hoger is dan de luchtdruk op zeeniveau.
Koper zou door zulke krachten explosief uit elkaar scheuren. De onder-zoekers gebruiken daarom speciale koperlegeringen, die ten minste 10.000 maal de atmosferische druk doorstaan. Dit materiaal krijgt nog een soort korset aangemeten uit speciale kunststof, die ook voor kogelvrije vesten wordt gebruikt en die legering aan de buitenkant bij elkaar houdt.
De technici van het onderzoekscentrum wikkelen in totaal zes van dergelijke speciale draden met korset tot een spoel, waarbij in het midden een holle ruimte met een diameter van 16 mm overblijft. Met deze speciale spoel kan 50 Tesla worden verkregen door een korte (0,02 s) en krachtige stroompuls door het koper te jagen.
Op recordjacht
Dat is echter nog een eind verwijderd van het wereldrecord (89 Tesla), dat de Amerikanen in Los Alamos een aantal jaren geleden hebben gevestigd. Daarom leggen de technici rond de eerste spoel een tweede, die uit twaalf lagen koperdraad bestaat.
Deze draad doorstaat slechts 2500 keer de atmosferische druk. Maar be-schermd door een kunststof korset is een stroomstoot van 0,2 s voldoende voor een magneetveld in deze spoel van 40 Tesla. Samen met de 50 Tesla van de inwendige spoel levert dit dan meer dan 90 Tesla. Afgeschermd met een stalen mantel is deze dubbele spoel 55 cm hoog, heeft een doorsnede van 32 cm en lijkt daarmee op een uit de kluiten gewassen emmer.
Bijkomend voordeel is dat de productiekosten (35.000 Euro) aanzienlijk lager zijn dan die van de tegenhanger in de USA (tien miljoen dollar). In Los Alamos worden de magneten met een vliegwielgenerator bekrachtigd, in Rossendorf met de grootste condensatorbank ter wereld.
Toekomst
Onderzoekers uit de hele wereld willen in deze magneetvelden experimen-ten uitvoeren. Omdat de beschikbare ruimten met gelijksoortige spoelen de toeloop van onderzoekers niet meer aankunnen, moeten tot 2014 nog zes van deze pulscellen worden gebouwd.
