Механика

Гидроднамика и гидростатика

Молекулярная физика

Специальная теория относительности (СТО)

Общая теория относительности (ОТО)

Электродинамика

Что такое физика?

Стремление познать мир

Выдающиеся ученые

Открытия, изменившие мир

Физические парадоксы и софизмы

Занимательная физика

Это интересно

Физики шутят

Награды и признания

Великие изобретения

Элементарные частицы

Nota Bene

Колебания и волны

Звуковые колебания

Электрические колебания

Основные понятия

Волновые явления

Интерференция волн

Электромагнитные волны

Оптика

Общая характеристика световых явлений.

Фотометрия и светотехника.

Основные законы геометрической оптики.

Применение отражения и преломления света для получения изображения.

Оптические системы и их погрешности.

Оптические приборы.

Интерференция света.

Дифракция света.

Физические принципы оптической голографии.

Поляризация света и поперечность световых волн.

Шкала электромагнитных волн.

Спектры и спектральные закономерности.

Действия света на вещество.

В мире есть магнит, с помощью которого можно получить поле с индукцией 100,75 Тл, в два миллиона раз превышающее магнитное поле Земли. Это сверхмощный магнит, и равных ему в мире нет. Диковинка была создана учеными Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Столь высокое магнитное поле можно создать из очень прочного и высокопроводящего нанокомпозита медь-ниобий, из которого, собственно, и был изготовлен соленоид магнита. Композит был разработан учеными Курчатовского института вместе с ВНИИ неорганических материалов имени А.А. Бочвара. Он выполнен из сверхчистой медной матрицы, пронизанной 450 млн тонких ниобиевых волокон, каждое из которых имеет диаметр меньше 10 нанометров. Материал настолько прочный, пластичный и высокопроводящий, что без малейших разрушений выдерживает токи до сотни ампер, которые нужны для создания магнитного поля.

Мощные магнитные поля используются для изучения твердых тел. Так исследуются квантовые фазовые переходы, наведенные магнитным полем (то есть критических квантовых точек), механизм сверхпроводимости. Сильнейшие магниты нужны для туннельных микроскопов, имеющих наноразмерное разрешение.

Курчатовский институт ещё в 1980-х годах начал разработку новых материалов для очень мощных магнитов, но добиться успеха не получалось, так как высокопроводящие материалы имели низкую прочность и быстро разрушались, когда через них проходили сверхбольшие токи. В то время главная задача заключалась в том, чтобы увеличить прочность материала и сохранить его высокую электропроводность. Изготовленный импульсный магнит из новых композитов был впервые испытан в конце 1980-х, ученым удалось создать магнитное поле больше 50 Тл.

Вдохновленные полученным эффектом, физики приложили максимум усилий для упрочнения материала. Это выполнялось за счет уменьшения диаметра и одновременного увеличение числа волокон в матрице из ниобия. А также увеличения электропроводности путем повышения чистоты составляющих композита. Новый материал был презентован в начале 1990-х годов в США на международной выставке, где привлек внимание ученых из Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Коллеги дали заказ на изготовление нанокомпозитной проволоки с целью использования в разработке мощной магнитной системы. Лос-Аламосская лаборатория создала задуманный магнит в начале 2000-х годов. Он обеспечивал самое мощное на то время магнитное поле в 90 Тл с длительностью импульса 10 миллисекунд. Доработанный, новый вариант композита российские ученые отправили в США пару лет назад. И вот в апреле 2012 года был преодолен рубеж в 100 Тл. Магнит, весящий 8 тонн и включающий в себя семь катушек, дает питание генератору мощностью около 1200 МДж (330 киловатт-часов).

Нанокомпозитную проволоку для создания соленоидов магнита производят по технологии, состоящей из нескольких стадий. Электронно-лучевая плавка, входящая в сложный процесс, обеспечивает чистоту ниобия и меди. Также в производственный процесс входит экструзия для спекания элементов композита, холодное волочение на особом оборудовании. Режимы термообработки  подбираются очень тщательно.

Наноматериал, разработанный и изготовленный в России, можно успешно применять в построении линий электропередач в условиях Крайнего Севера, в устройствах импульсной сварки и штамповки, в контактных сетях высокоскоростного железнодорожного транспорта. Наноматериал нужен для электропроводящих элементов сотовых телефонов, гибких кабелей робототехники, в важных элементах судостроения, авиации, космонавтики.