Физики из Хьюстонского университета обнаружили отклонения от общепринятой теории критических состояний, которая описывает, как сверхпроводники «ловят» и удерживают в себе магнитные поля. Такие проводники сами приобретают свойства магнитов.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Applied Physics.
Как правило, производительность устройства, основанного на магнитах, улучшается с увеличением силы магнита. Если, например, магнит в 25 раз сильнее, то производительность может повысится до 25-625 раз. Очень многообещающими являются сверхпроводники, которые способны вести себя, как магниты, однако их использование сдерживается проблемой генерации в них магнитного поля.
После того, как сверхпроводник охлаждается до крайне низких температур, его помещают в импульсное электромагнитное поле, после чего он сам приобретает свойства магнита. Для того, чтобы сверхпроводник «поймал» столько поля, сколько возможно, последнее должно быть более чем в 3 раза сильнее, чем результирующее поле сверхпроводника. Так, по крайней мере, предсказывает теория критических состояний.
По словам ученых, это существенно ограничивает применимость сверхпроводящих магнитов. Так как трудно и дорого производить поля более чем в 12 Тесла, то сила сверхпроводящих магнитов ограничится в этом случае 3,75 Тесла.
В своем исследовании физики обнаружили, что при определенных значениях электромагнитного импульса внешнего поля возникают отклонения от предсказаний теории. Это выражается в совершенно ином распределении силы электромагнитного поля сверхпроводника, иными словами, происходят ее скачки, а не устойчивый и медленный рост. Это позволяет создать сверхпроводящие магниты с силой в 12 Тесла.
Ученые полагают, что их открытие позволит заменить применяющиеся в рентгеновских аппаратах сверхпроводящие магниты стоимостью в тысячу долларов, их куда более дешевым аналогом в 300 долларов. Область применения таких магнитов очень широка: от сепаратора красных кровяных телец до автоматизированной системы стыковки космических аппаратов.