Há um momento em qualquer filme ou desenho animado mostrando um cientista maluco quando eles ligam um interruptor ou misturam duas substâncias químicas e um estrondo, seu laboratório explode e a fumaça sai pelas janelas e portas. Na realidade, pelo menos na era moderna, explosões de laboratório são desencorajadas. Mas um experimento recente com eletromagnetismo em Tóquio produziu o mais forte campo magnético controlado já criado, relata Samuel K. Moore, do IEEE Spectrum, poderoso o suficiente para abrir as portas do laboratório.
O big bang aconteceu quando pesquisadores da Universidade de Tóquio injetaram 3, 2 megajoules de eletricidade em uma bobina especialmente projetada para produzir um enorme campo magnético. Enquanto os pesquisadores esperavam que o campo atingisse 700 teslas, a unidade costumava medir a densidade do fluxo magnético ou, informalmente, a intensidade do campo magnético. Em vez disso, o campo atingiu 1.200 teslas. Isso é cerca de 400 vezes mais forte que a mais poderosa máquina de ressonância magnética, que produz três teslas. A explosão resultante dobrou o armário de ferro no qual o dispositivo foi colocado e abriu as portas de metal.
"Eu projetei a carcaça de ferro para resistir a cerca de 700 T", disse o físico Shojiro Takeyama, autor sênior do estudo na revista Review of Scientific Instruments, a Moore. “Eu não esperava que fosse tão alto. Da próxima vez, farei mais forte.
Felizmente, os próprios pesquisadores estavam escondidos em uma sala de controle, protegidos da explosão.
Então, o que Takeyama e seus colegas estavam fazendo para liberar grandes explosões magnéticas no meio de Tóquio? Rafi Letzer, da LiveScience, explica que os cientistas vêm buscando campos magnéticos cada vez maiores e controlados há várias décadas. Takeyama tem tentado bater o nível de 1.000 tesla nos últimos 20 anos, atingindo o objetivo com este novo dispositivo.
Em essência, o eletroímã é uma série de tubos consistindo de uma bobina com uma bobina interna de cobre dentro dela. Quando grandes quantidades de eletricidade são passadas através das bobinas, a bobina interna entra em colapso a uma taxa de Mach 15, que é de mais de 3 milhas por segundo. O campo magnético na bobina se comprime mais e mais até atingir níveis incrivelmente altos. Então, em uma fração de segundo, a coisa toda entra em colapso, resultando na explosão. Com um pouco mais de engenharia e algumas portas mais fortes, a equipe acredita que poderia levar seu dispositivo para 1.800 teslas.
Este não foi o maior campo magnético gerado pelos seres humanos. Alguns campos super-fortes são produzidos por lasers, mas são tão pequenos e de curta duração que são difíceis de estudar ou usar. Takeyama conta a Letzer que, historicamente, pesquisadores americanos e russos fizeram alguns testes em grande escala em áreas externas usando explosivos cheios de bobinas magnéticas, produzindo campos de até 2.800 teslas. Mas estes também são imperfeitos.
“Eles não podem conduzir esses experimentos em laboratórios internos, então eles geralmente conduzem tudo ao ar livre, como a Sibéria em um campo ou em algum lugar muito amplo em Los Alamos [Novo México]”, diz ele. "E eles tentam fazer uma medição científica, mas por causa dessas condições, é muito difícil fazer medições precisas."
A ferramenta da equipe, no entanto, pode ser usada em um ambiente de laboratório controlado e produz um campo relativamente grande, um pouco menor do que um nanômetro, o que é grande o suficiente para fazer alguma ciência real. De acordo com um comunicado de imprensa, o objetivo é produzir um campo magnético controlado que possa ser usado por físicos. A esperança é que o campo possa ser controlado o suficiente para que os materiais possam ser colocados dentro do minúsculo campo para que os pesquisadores possam levar os elétrons ao seu "limite quântico", no qual as partículas estão todas no estado fundamental, revelando propriedades que os pesquisadores ainda têm descobrir. Nesse caso, quanto maior, melhor.
"Em geral, quanto maior o campo, a resolução da medição se torna melhor e melhor", diz Takeyama a Moore no IEEE.
A outra aplicação possível - uma vez que as explosões funcionem fora do sistema - é usada em reatores de fusão, um tipo de dispositivo de produção de energia no qual o plasma é mantido estável usando um campo magnético forte quando seu hidrogênio se funde, criando uma reação semelhante à a do sol e produzindo energia limpa quase ilimitada. De acordo com o comunicado, os pesquisadores acreditam que precisam ser capazes de controlar um campo magnético de 1.000 tesla para produzir fusão nuclear sustentada.
