近期，科學界除了黎曼猜想和諾獎以外，還有一件大事情！就在諾獎頒布的幾日前，日本科學家刷新世界最強磁場紀錄，制造出 1200 特斯拉的超強磁場。

而在這個超強磁場誕生的一瞬間，整個實驗室瞬間“一路火花帶閃電”，場面頗為壯觀也十分驚險。萬幸的是，當時研究人員們所處的控制室與實驗室仍有一定距離，最終無人傷亡，只有儀器和一扇鐵門英勇犧牲。

這個看似“瘋狂”的實驗由日本東京大學?山正二郎教授（Shojiro Takeyama）帶領(lǐng)團隊于今年 4 月完成，論文發(fā)表在今年 9 月的《科學儀器評論》上。

在如此強大的磁場中，電子的運動會被限制在1納米的空間內(nèi)，從而允許研究人員進行更精準的測量，探索新的固體物理學奧秘。那么，這個 1200 特斯拉究竟是什么一個概念呢？

在以往的實驗中，科學家曾利用 16 特斯拉的磁場讓一只（無辜的）青蛙懸浮在空中，但我們生活中幾乎接觸不到 16 特斯拉的磁場，更別提 1200 特斯拉了。

日本科學家：我也沒想到它這么強啊！

早在今年 1 月，?山正二郎教授及其團隊就利用“電磁濃縮法”成功產(chǎn)生了 985 特斯拉的磁場，刷新了室內(nèi)可控磁場強度的記錄。

在強烈進取心的驅(qū)使下，研究團隊在當時曾表示，1000 特斯拉以上的磁場才是他們追求的目標。經(jīng)過 3 個月的不斷研究，?山的研究團隊終于打破了自己的記錄。

但是幸?？偸恰岸虝骸钡?，強度高達 1200 特斯拉的磁場持續(xù)了 100 微秒 ?? 約為人眨眼時間的三千分之一，之后就燒毀了實驗線圈，還順便破壞了實驗室的鐵門。可謂是事了拂袖去，深藏“功與名”。

至于破紀錄磁場的誕生過程，研究室的主要負責人?山正二郎教授表示，“我也沒想到一下子造出了 1200 特斯拉的磁場。原本估計這次實驗會創(chuàng)造出 700 特斯拉左右的磁場，所以就按照這個強度設(shè)計了實驗室的厚鐵門，因此在實驗中被炸壞了。所幸沒有人受傷。”

要知道，我們生活中接觸的最強磁場可能就是醫(yī)院的核磁共振儀了，它的主磁體可以達到 3 特斯拉的強度，僅為實驗中磁場強度的 1/400。至于我們熟悉的普通磁鐵和冰箱貼，它們的磁場強度僅有 0.001-0.01 特斯拉，完全無法相提并論。

事實上，俄羅斯科學家早在 2001 年就曾經(jīng)創(chuàng)造出 2800 特斯拉的超強磁場，但是他們采用的方法非常極端：在電線圈和磁場產(chǎn)生設(shè)備附近引爆成噸的 TNT 炸藥，用爆炸帶來的沖擊力壓縮磁場，提高磁場強度。顯而易見，這個自毀式的方法根本無法在室內(nèi)進行，也無法有效地控制和重復(fù)，因為所有實驗設(shè)備都會被炸毀。

剎那間結(jié)束的實驗

實驗中使用的磁場產(chǎn)生設(shè)備十分龐大和復(fù)雜，其核心部分由儲存巨大能量的電容器，主線圈，內(nèi)襯管和勵磁線圈組成，一些零部件甚至只有少數(shù)公司才能生產(chǎn)。

在開啟設(shè)備后，充滿電的電容器（圖中左上灰色區(qū)域）會提供 3.2 兆焦耳（最多 5 兆焦耳）的能量。這些能量通過 480 根獨立電線傳輸?shù)街骶€圈（圖中左下灰色圓環(huán)）中，由此產(chǎn)生的電流以每微秒 4000 萬安培的速度增加，最終達到 4 安培。這種瞬間產(chǎn)生的巨大電流會創(chuàng)造一個強磁場，并在 1.5 毫米厚的內(nèi)襯管（圖中左下橘黃色圓柱體）內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流。

這兩股電流會產(chǎn)生互相排斥的磁場。由于主線圈由銅和鐵制成，相對于薄薄的銅內(nèi)襯管更加厚重，因此排斥力和質(zhì)量的差異會讓內(nèi)襯管以 5 千米/秒的速度向內(nèi)內(nèi)爆。這種現(xiàn)象會不斷壓縮主線圈的靜態(tài)磁場，其強度約為 3.2 特斯拉，與核磁共振儀主磁體相當。

在壓縮過程中，研究人員利用了法拉第效應(yīng)來測量磁場的強度，即當激光穿過磁場時，它的偏振會被磁場扭曲，結(jié)合傳播介質(zhì)的長度和扭曲的角度，便可以得出磁場強度。他們在主線圈中放入了反射性光學探測裝置，輔以熔融石英棒，透鏡，塑料棒和磁場探頭等多種微米和毫米級器材，來識別和測量入射激光的偏振等數(shù)據(jù)，再經(jīng)過分析射出的激光數(shù)據(jù)，計算得出最終的磁場強度變化和峰值。

在經(jīng)過了 40 多微秒的掙扎后，內(nèi)襯管無法再一步壓縮，其磁場強度達到了 1200 特斯拉的峰值。此后，內(nèi)襯管以相似的速度回彈，這股強大的力量最終帶著主線圈一起“同歸于盡”，并將實驗室的鐵門也炸壞了，留下了自己來過的痕跡。

至于追求超強磁場的理由，?山正二郎教授解釋說，“當磁場強度超過 1000 特斯拉時，你就會發(fā)現(xiàn)更有趣的可能性。你可以在電子不常在的材料環(huán)境中觀察它們的運動，探索新的電子設(shè)備種類，比如納米級別的電子設(shè)備。”

這項研究還有助于核聚變發(fā)電技術(shù)的研發(fā)，因為穩(wěn)定核聚變所需的托卡馬克裝置需要數(shù)千特斯拉的強磁場，并且維持數(shù)微秒的時長。

如果研究團隊可以進一步提高磁場強度和可控性，那么我們或許離可控的核聚變發(fā)電技術(shù)又近了一步。