作者:秋凌 来源:新浪科技 发布时间:2009-8-25 13:26:53
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盘点宇宙八大最强磁体:中子星磁场为地球百万亿倍
 
据美国《探索》杂志报道,磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,而磁体周围存在磁场。在浩瀚的宇宙中,一些物质借助磁场向对方施加强大的影响,比如中子星,它的磁场强度竟然是地球的100万亿倍。以下便是宇宙间最强大的磁体。
 
1.中子星:磁场强度是地球100万亿倍
 

我们可以从自家电冰箱感受到磁体的影响。最强大的人造磁场会让粒子碰撞和聚变反应成为可能。但是,正如我们所看到的,即便与宇宙最远端的磁场(如源于中子星的磁场)相比,人类付出最大的努力仍旧显得苍白无力。超新星种类不同,产生的结果也不同。质量最大的超新星会在爆发以后形成黑洞,而质量相对较小的超新星则会产生中子星。
 
中子星的密度惊人,磁性同样惊人:地球的磁场强度维持在0.5高斯左右,而中子星的磁场却是地球的100万亿倍。这张照片是钱德拉X射线望远镜拍摄的仙后座A(Cassiopeia A)超新星残余。
 
2.磁星:从10万英里处消除信用卡信息
 

出于一些尚未被完全理解的原因,有些中子星被归入“磁星”一类。磁星“继承”了一般中子星惊人的磁场强度,并在此基础上乘以1000倍。即便在地球和月球之间停留,磁星仍可以消除信用卡上的信息。
 
科学家尚不确定磁体的磁场强度超过普通中子星的原因,但天文学家发现这种现象越来越明显。当不同寻常的磁场开始减缓中子星的旋转速度时,它会以X射线波长释放剧烈的能爆,美宇航局的X射线望远镜可以看到这一切。
 
3.为黑洞提供能量
 

我们大家都听说过黑洞的故事:这些超高密度的超新星残余施加如此惊人的引力,使得它们可以吞噬附近的一切事物,为黑洞进一步提供了能量。但是,故事并未以引力而结束。
 
一旦物质被拉向黑洞,它会在黑洞边缘旋转,并在被吞噬之前甩掉部分角动量。磁性便是在这一过程产生的。在气体绕黑洞盘面边缘旋转时,会产生自己的磁场,这个磁场会抛射盘面的气体远离黑洞。这些喷射物会从距离黑洞最近的气体内部“盗取”能量。随后,气体速度慢慢减缓,最终被这个黑暗的魔兽所吞噬。
 
4.全球最大的人造磁体
 

尽管人造磁体不能与自然界最强大的磁体相提并论,但人类的努力并非无足轻重。美国的三个不同机构——佛罗里达州立大学、佛罗里达大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室——构成了美国国家磁场实验室,这里也是世界上最大的人造磁体所在地。
 
仅仅洛斯阿拉莫斯国家实验室就有8个可在至少50特斯拉(一个普通条形磁体可生成0.01特斯拉的强度)强度下运行的磁体,其中还包括一个用时10年制造的100特斯拉的多点磁体。
 
运行这些磁体投入巨大,例如,洛斯阿拉莫斯国家实验室便使用一个1.43千兆瓦发电机和5个64兆瓦电源。1.43千兆瓦发电机放在一个由60根弹簧制成的平台上,因为在磁体通电以后,会产生惊天动地的怒吼,所以,发电机放在弹簧平台上面是磁体减速时减缓震动所必须的。
 
5.大型强子对撞机揭开宇宙起源之谜
 

大型强子对撞机是一个具有多个超大磁体的庞然大物,线圈长度超过14米。超导磁体可以在8特斯拉以上的强度下运行,驱动质子绕一条17英里(约合27公里)长的环形隧道运转,令其互相撞击,生成无数的次原子微粒。2008年9月,大型强子对撞机启动后不久便因磁体冷却系统的电连接故障而关闭。如今,经过近一年的维修,这台超导对撞机仍未启动,这种情况将至少持续到今年11月。
 
6.国际热核聚变实验堆
 

对科学家来说,获取“自给自足”的聚变能量仍是一个梦想,而实现这个梦想的关键在于磁性。国际热核聚变实验堆(ITER)是一个由多国参与的项目,是世界上规模最大的融合氘和氚的尝试之一。氘和氚是氢的两个重同位素。一旦国际热核聚变实验堆建立起来,它会不断加热氘和氚,令其变成等离子态,产生500兆瓦的高温。接着,这台装置将利用磁场去包含和控制那些过热的等离子质。
 
7.自然界最奇特的现象——超导电性
 

超导电性是自然界最奇特的现象之一,是单纯依靠经典物理学所无法彻底解释的。有些物质在被冷却至接近绝对零度时,其电阻会变为零。因此,电流可以无限期地持续下去。科学家在大型强子对撞机这样的粒子对撞机上采用了超导材料,但你大可不必不远万里前往欧洲去探求它们的特性。超导体中的持续电流可以使物质浮起来,因为恒定电流会排斥浮动物体(甚至是活体)的磁场。此图中,荷兰科学家在一个16特斯拉的磁场里将一只青蛙浮了起来。
 
8.核磁共振成像窥视人体内部奥秘
 

自从科学家20世纪70年代初制造出第一台核磁共振成像(MRI)仪器以来,这项技术的发展可以用“突飞猛进”四个字来形容——以致美国食品与药品管理局不得不给人体暴露于外部的磁性幅度设限。2003年,在伊利诺斯州大学的科学家开发出9.4特斯拉的扫描仪以前,8特斯拉是最大值。9.4特斯拉的扫描仪最终获得美国食品与药品管理局批准。
 
但是,它并不是世界上最强大的核磁共振成像扫描仪。曾给麻省理工学院开发出9.4特斯拉扫描仪的布鲁克拜厄斯宾公司(Bruker Biospin)在此基础上设计出11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪。2009年,得克萨斯大学宣布计划在其医疗中心安装一台11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪。
 
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