最近，一則簡短的科技新聞在各大媒體上一飄而過，標題是《我國穩(wěn)態(tài)強磁實驗裝置刷新世界紀錄》。嗯 估計大部分人看到這個新聞后會產(chǎn)生兩個疑問，穩(wěn)態(tài)？強磁？磁鐵不都是穩(wěn)定的么，電磁鐵不也是通電就可以了么。

誒？還真沒這么簡單！那今天，咱們就來詳細地說說這個 穩(wěn)態(tài)強磁是個什么神秘裝置。

首先，咱們先電磁鐵，它在達到較高的磁性后是很難保證穩(wěn)定的磁矩輸出的。就好比人工太陽，也就是受控核聚變技術(shù)，科學家們還在一秒一秒突破和提高。強磁也是一樣。不僅要保持能源的高流量輸出還要保持高流量穩(wěn)定的輸出，同時還要保證超高流量通過時所帶來的巨大熱量的散發(fā)。

所以這個技術(shù)就不是簡簡單單地靠放大設(shè)備尺寸堆材料就能實現(xiàn)的了。他不僅要使用到超導材料，還要針對這個裝置創(chuàng)建一套完整的配套設(shè)備，和能源管理系統(tǒng)，這都需要科學家們一項項地攻關(guān)。

那么咱們這個穩(wěn)態(tài)強磁實驗裝置能產(chǎn)生多大的磁力呢。新聞中透露是45.22萬高斯，也就是45.22特斯拉。這特斯拉就是那個天才電氣工程師，尼古拉特斯拉，這個國際通用的磁通量密度單位就是為了紀念特斯拉而應(yīng)用的。在實驗室中1特斯拉等于1萬高斯。這45.22萬高斯打破了國際上最高，也就是美國的45萬高斯多了2200高斯?？蓜e小看這多出來的2200高斯，這就好比在90分的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了新的提高，難度可想而知。

別看我們國家現(xiàn)在是超過了國際水平，但實際上我們的起步很晚，相比于美歐20世紀60年代就開始的研究，我們國家2007年才由發(fā)改委正式批復(fù)同意強磁場裝置的建設(shè)。我們雖然起步晚起點高，但順利地完成了任務(wù)，更難能可貴的是，我們的科研隊伍平均年齡卻只有35歲。未來他們的發(fā)展?jié)摿﹄y以估量啊。

那這45.22萬高斯的磁場是什么概念呢？首先我們對于強磁場的定義是超過20萬高斯，一般咱們生活中可以接觸到的強磁場是常用在醫(yī)院的磁共振成像，也就是MRI，它的磁場可以達到8萬高斯。它可以不用侵入到咱們?nèi)梭w就可以把咱們的臟器看個清楚。而咱們腳下地球的磁場約等于0.5高斯，就是這0.5高斯，就可以讓咱們手中的指南針轉(zhuǎn)動，就可以讓鳥類辨別方向，你可別認為這0.5高斯就能把人嘬在地上啊，那是重力，跟咱們說的這個是磁場不是一回事啊。所以說，地球這0.5高斯就能干這么多事，可想而知這90多萬倍的45.22萬高斯能做的事有多少。

但是畢竟這個是磁鐵，大家對于磁力的認知基本還都停留在電機，冰箱貼這種普通的磁鐵認知。大部分人并不知道，強磁場能做的工作遠超咱們的想象，甚至可以幫助人類實現(xiàn)，通信、材料醫(yī)學、化學、物理學等等眾多學科的突破。

自從邁克爾法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)之后，人類對于電磁領(lǐng)域的研究就不斷地推進。在強磁場試驗下，物質(zhì)特性會受到調(diào)控，而材料中的電荷、自旋、軌道這些量子態(tài)也會產(chǎn)生變化。我們都知道，物質(zhì)的特性就是靠著分子結(jié)構(gòu)來支撐的。而強磁場可以非常有效地誘導自旋、來改變電子能態(tài)和原子、分子間的相互作用，使之出現(xiàn)多種多樣的新物理態(tài)、化學現(xiàn)象和效應(yīng)。那么最典型的例子就是發(fā)現(xiàn)了量子態(tài)下的霍爾效應(yīng)。和分數(shù)霍爾效應(yīng)。不僅這種現(xiàn)象的應(yīng)用范圍非常廣，同時我們還定義了福特和歐姆這種電氣單位。那這些我們今天就不展開說了。

那強磁場到底能對現(xiàn)代科學技術(shù)有什么幫助呢？咱們來一一的列舉

首先是半導體技術(shù)，咱們都知道，我們雖然有芯片的設(shè)計能力，但是沒有芯片的制造條件，我們現(xiàn)在能達到的芯片制備條件穩(wěn)定的生產(chǎn)的最高種類也就剛剛進入10納米以內(nèi)，都知道，我們沒有光刻機啊，雖然我們在傳統(tǒng)光刻機技術(shù)上想要趕超，現(xiàn)在看是比較的難了，甚至會是一場曠日持久的追趕，但是在半導體生長技術(shù)方面我們卻有彎道超車的機會。

近兩年碳納米管技術(shù)越發(fā)火熱，而在強磁場條件下，我們會應(yīng)用強磁場條件來控制納米晶線和納米晶粒的生長，并可以讓碳納米管在金屬與半導體之間進行轉(zhuǎn)化，這些都是下一代微電子和光電子器件的基礎(chǔ)。

還有磁學，也就是磁性材料的探究，有了30萬高斯以上的強磁場，我們就能深入研究磁現(xiàn)象和新型磁性功能材料的開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，這個技術(shù)會直接推動電機、儀表、家電、磁存儲器等眾多領(lǐng)域的發(fā)展。對咱們現(xiàn)在已經(jīng)領(lǐng)先世界的電動汽車技術(shù)又是一個重大的助力。

然后是化學，我們利用強磁場可以誘發(fā)新的化學反應(yīng)，這樣就可以合成新的材料，這個原理還是由于強磁場可以誘導物質(zhì)的電子自旋而觸發(fā)的。他可以誘發(fā)新的化學反應(yīng)，可以用仿生的技術(shù)來模擬生物條件下的礦化過程，及高分子材料的合成。

除此之外，微重力也是強磁場重要的研究方向，咱們太空中天宮空間站不就叫做太空實驗室么，為的就是研究失重條件下的，晶體、細胞、植物等的生長，而強磁場也會產(chǎn)生相應(yīng)的磁懸浮效應(yīng)，這種微重力環(huán)境同樣可以幫助我們在地面對這些方向進行研究。

而在這些研究中，還有一項技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，這就是NMR核磁共振的研究，這里的區(qū)分一下啊，剛才說的MRI是磁共振，這個NMR是核磁共振，是利用核磁共振原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中的不同的衰減，然后再根據(jù)電磁波在這些檢測位置所呈現(xiàn)的效果，以此來繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。

而這個NMR技術(shù)，可以在從固體到液體，從材料到土壤，再到石油勘探生理解剖以及植物育種到食品加工，都可以有非常的廣泛的應(yīng)用。至今已經(jīng)有5個諾貝爾獎授予過和NMR技術(shù)相關(guān)的科學研究了，可想而知其應(yīng)用場景只廣泛。

除了剛才說的這幾個方面之外還有材料科學、低緯物理學，高溫超導體、原子分子物理學，有機化合物研究等等諸多方面。

我們雖然在穩(wěn)定強磁場方面已經(jīng)領(lǐng)先于世界，但是在相關(guān)的脈沖強磁場的研究方面我們還處在追趕的位置，而脈沖強磁場可以輕輕松松達到百萬級高斯的程度，而在蘇聯(lián)時期，蘇聯(lián)科技人員甚至曾經(jīng)創(chuàng)造了1600萬高斯的強磁場。雖然脈沖強磁場的持續(xù)時間極短，但是他超級強大的磁場除了可以對極細微尺度的物理問題研究提供手段外，還可以幫助我們研究腫瘤的產(chǎn)生，甚至對生物體的免疫功能有一定的調(diào)節(jié)作用。

總之，磁力的強大遠超我們的想象，在不久的將來，這一中國科研重器將潛移默化地改變著我們的生活。