Otto mesi fa avevano già stupito conquistando il record mondiale per il più forte campo magnetico mai ottenuto con un magnete non distruttivo: gli scienziati del Los Alamos National Laboratory avevano prodotto un enorme campo magnetico da 97,4 tesla, quasi cento volte più potente rispetto alle calamite giganti che sollevano le auto negli sfasciacarrozze e circa trenta volte più forte del campo generato durante una scansione di Risonanza Magnetica Nucleare per esami medici. Ora i fisici di Los Alamos hanno superato se stessi, raggiungendo prima i 98,35 tesla e poi sfondando la barriera dei 100 tesla con una misura da 100,75.
Un risultato perseguito da una quindicina d’anni, come ha osservato Chuck Mielke, direttore del Pulsed Field Facility di Los Alamos che è uno dei tre campus che compongono il National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL). Il traguardo è stato tagliato da un gruppo di scienziati di diverse realtà come la Rutgers University, l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Caen, la McMaster University, l’Università di Puerto Rico, la University of Minnesota, le Università di Cambridge University, Oxford e British Columbia.
L’impianto utilizzato produce un campo pulsato con un magnete multi-shot ottenuto dalla combinazione di sette insiemi di bobine del peso di circa 9 tonnellate e alimentato da un potente generatore da 1.200 megajoule. Sono stati già prodotti nel mondo campi magnetici così elevati, ma i magneti che li producono vanno in frantumi nel generarli. Il sistema a Los Alamos è invece progettato per funzionare in modo non distruttivo e su base regolare nel dominio dei 100 tesla, cioè di un livello corrispondente più o meno a due milioni di volte il campo magnetico terrestre.
Quali potranno essere i vantaggi scientifici di prestazioni del genere? Già nelle recenti incursioni nei campi magnetici superiori ai 90 tesla si erano viste interessanti possibilità nella misura di campi critici superiori nei superconduttori, di transizioni quanto-magnetiche, di suscettività magnetica, di resistività elettrica; e ancora nel magnetotrasporto, nella spettroscopia ottica, nella trasmissione della luce visibile, nei cambiamenti di lunghezza cristallografica, nella dilatometria delle fibre ottiche.
Ora, a 100 tesla, i fisici potranno concentrare i loro sforzi per permettere a una molteplicità di utenti di condurre i loro esperimenti sul grande magnete. La possibilità di creare impulsi di campi magnetici estremamente elevati in modo non distruttivo fornisce ai ricercatori uno strumento senza precedenti per affrontare una serie di questioni scientifiche: dal comportamento dei materiali sotto l’influenza di campi magnetici molto forti, alle ricerche sul comportamento quantistico delle transizioni di fase nei solidi.
Si potranno esplorare le condizioni estreme di bassa temperatura e di elevato campo magnetico, contribuendo alla migliore comprensione dei fenomeni di superconduttività, delle transizioni di fase indotte da campo magnetico e dei cosiddetti punti critici quantistici, in cui piccoli cambiamenti nelle proprietà dei materiali a temperatura molto bassa hanno enormi effetti sul comportamento fisico. Il supermagnete potrà essere usato anche come un microscopio a scala nanometrica.
In recenti esperimenti, ad esempio, il nuovo magnete ha permesso ai fisici di Los Alamos di definire il campo superiore critico di una nuova forma di superconduttore, di scoprire due nuovi stati magneticamente ordinati in un materiale che aveva eluso gli scienziati per quasi trent’anni; o ancora di osservare oscillazioni magneto-quantistiche in un superconduttore ad alta temperatura con una risoluzione senza precedenti, di determinano uno stato topologico di un nuovo materiale, di scoprire una nuova modalità di ordinamento magnetico in un materiale magnetico avanzato.
(Michele Orioli)