Trung Quốc vừa đạt kỷ lục thế giới về từ trường mạnh nhất với nam châm điện trở có sức mạnh 42,02 Tesla. Hiệu quả này mở ra triển vọng mới cho nghiên cứu khoa học nhưng cũng đặt ra thách thức về năng lượng tiêu thụ.
Trung Quốc vừa tạo ra một cột mốc mới trong nghiên cứu khoa học với việc chế tạo ra nam châm điện trở mạnh nhất thế giới. Nam châm này có từ trường lên đến 42,02 Tesla, vượt qua kỷ lục cũ của Mỹ là 41,4 Tesla đạt được vào năm 2017. Thành công này đến sau gần bốn năm nghiên cứu và phát triển của Phòng thí nghiệm từ trường cao (CHMFL) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Nhóm nghiên cứu đã không ngừng tinh chỉnh cấu trúc nam châm và tối ưu hóa quy trình sản xuất để đạt được mục tiêu này.
Nam châm điện trở được chế tạo từ dây kim loại cuộn và thường được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học. Công nghệ này, mặc dù đã có từ lâu, vẫn giữ vai trò quan trọng nhờ khả năng tạo ra từ trường mạnh và ổn định trong thời gian dài. Năm 2022, CHMFL cũng đã từng ghi dấu ấn với việc tạo ra nam châm lai mạnh nhất thế giới với từ trường 45,22 Tesla.
Kỷ lục mới của Trung Quốc không chỉ là một thành tựu kỹ thuật, mà còn mở ra cánh cửa cho nhiều khám phá khoa học. Joachim Wosnitza, nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm từ trường cao Dresden (Đức) cho rằng: "Thành công này sẽ tạo điều kiện phát triển các loại nam châm đáng tin cậy có khả năng duy trì từ trường mạnh hơn, giúp thúc đẩy sự tiến bộ trong vật lý."
Các nam châm có từ trường cao, như nam châm điện trở của CHMFL, được xem là công cụ không thể thiếu trong việc nghiên cứu các tính chất ẩn của vật liệu tiên tiến. Đặc biệt, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu chất siêu dẫn, những vật liệu có khả năng truyền dẫn dòng điện mà không sinh nhiệt thải ở nhiệt độ thấp. Từ trường cao cũng cung cấp cơ hội để quan sát các hiện tượng vật lý mới, từ đó giúp hiểu rõ hơn về vật lý vật chất ngưng tụ.
Theo Alexander Eaton, nhà vật lý tại Đại học Cambridge, mỗi tesla bổ sung trong từ trường sẽ cải thiện độ chính xác của các phép đo khoa học, giúp phát hiện các hiện tượng vật lý tinh tế hơn và nâng cao độ phân giải trong các thí nghiệm.
Tuy nhiên, nam châm điện trở vẫn đối diện với một thách thức lớn về mức tiêu thụ năng lượng. Để duy trì từ trường 42,02 Tesla, nam châm của CHMFL cần 32,3 megawatt điện - một con số khổng lồ, đòi hỏi sự biện minh mạnh mẽ về lợi ích khoa học để sử dụng tài nguyên này.
Trước vấn đề này, các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển các loại nam châm lai và nam châm siêu dẫn hoàn toàn mới, có khả năng tạo ra từ trường cao với mức tiêu thụ năng lượng ít hơn. Năm 2019, NHMFL đã chế tạo thành công một nam châm siêu dẫn nhỏ đạt 45,5 Tesla trong thời gian ngắn. Họ cũng đang nghiên cứu một phiên bản nam châm siêu dẫn lớn hơn với từ trường 40 Tesla. Trong khi đó, nhóm nghiên cứu tại CHMFL cũng đang phát triển nam châm hybrid với từ trường lên đến 55 Tesla.
Sự ra đời của nam châm siêu dẫn và hybrid hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả vận hành tốt hơn so với nam châm điện trở. Chúng tiêu tốn ít năng lượng hơn và dự kiến sẽ giúp giảm chi phí vận hành. Tuy nhiên, các công nghệ này cũng phải đối mặt với những thách thức riêng, đặc biệt là chi phí xây dựng ban đầu rất cao và yêu cầu hệ thống làm mát phức tạp.
Tóm lại, thành tựu của Trung Quốc trong việc phá kỷ lục thế giới về từ trường mạnh nhất với nam châm điện trở là một bước tiến công nghệ lớn và mở ra triển vọng mới cho nghiên cứu khoa học. Mặc dù việc tiêu thụ năng lượng cao vẫn là một thách thức, sự phát triển của các loại nam châm mới đang hứa hẹn một tương lai đầy triển vọng cho khoa học và vật lý, đưa chúng ta tiến gần hơn đến những khám phá lớn lao trong thế giới vật chất và các lĩnh vực khác.
