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宇宙八大最强磁体
发布时间:2017-12-06  信息发布人:管理员  
新浪科技讯 北京时间8月25日消息,据美国《探索》杂志报道,磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,而磁体周围存在磁场。在浩瀚的宇宙中,一些物质借助磁场向对方施加强大的影响,比如中子星,它的磁场强度竟然是地球100万亿倍。以下便是宇宙间最强大的磁体。   1.中子星:磁场强度是地球100万亿倍


中子星:磁场强度是地球100万亿倍
  我们可以从自家电冰箱感受到磁体的影响。最强大的人造磁场会让粒子碰撞和聚变反应成为可能。但是,正如我们所看到的,即便与宇宙最远端的磁场(如源于中子星的磁场)相比,人类付出最大的努力仍旧显得苍白无力。超新星种类不同,产生的结果也不同。质量最大的超新星会在爆发以后形成黑洞,而质量相对较小的超新星则会产生中子星。
    中子星的密度惊人,磁性同样惊人:地球的磁场强度维持在0.5高斯左右,而中子星的磁场却是地球的100万亿倍。这张照片是钱德拉X射线望远镜拍摄的仙后座A(Cassiopeia A)超新星残余。
2.磁星:从10万英里处消除信用卡信息


磁星:从10万英里处消除信用卡信息
  出于一些尚未被完全理解的原因,有些中子星被归入“磁星”一类。磁星“继承”了一般中子星惊人的磁场强度,并在此基础上乘以1000倍。即便在地球和月球之间停留,磁星仍可以消除信用卡上的信息。
    科学家尚不确定磁体的磁场强度超过普通中子星的原因,但天文学家发现这种现象越来越明显。当不同寻常的磁场开始减缓中子星的旋转速度时,它会以X射线波长释放剧烈的能爆,美宇航局的X射线望远镜可以看到这一切。
3.为黑洞提供能量


为黑洞提供能量
  我们大家都听说过黑洞的故事:这些超高密度的超新星残余施加如此惊人的引力,使得它们可以吞噬附近的一切事物,为黑洞进一步提供了能量。但是,故事并未以引力而结束。
    一旦物质被拉向黑洞,它会在黑洞边缘旋转,并在被吞噬之前甩掉部分角动量。磁性便是在这一过程产生的。在气体绕黑洞盘面边缘旋转时,会产生自己的磁场,这个磁场会抛射盘面的气体远离黑洞。这些喷射物会从距离黑洞最近的气体内部“盗取”能量。随后,气体速度慢慢减缓,最终被这个黑暗的魔兽所吞噬。
4.全球最大的人造磁体


全球最大的人造磁体
  尽管人造磁体不能与自然界最强大的磁体相提并论,但人类的努力并非无足轻重。美国的三个不同机构——佛罗里达州立大学、佛罗里达大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室——构成了美国国家磁场实验室,这里也是世界上最大的人造磁体所在地。
    仅仅洛斯阿拉莫斯国家实验室就有8个可在至少50特斯拉(一个普通条形磁体可生成0.01特斯拉的强度)强度下运行的磁体,其中还包括一个用时10年制造的100特斯拉的多点磁体。
  运行这些磁体投入巨大,例如,洛斯阿拉莫斯国家实验室便使用一个1.43千兆瓦发电机和5个64兆瓦电源。1.43千兆瓦发电机放在一个由60根弹簧制成的平台上,因为在磁体通电以后,会产生惊天动地的怒吼,所以,发电机放在弹簧平台上面是磁体减速时减缓震动所必须的。
5.大型强子对撞机揭开宇宙起源之谜


大型强子对撞机揭开宇宙起源之谜
  大型强子对撞机是一个具有多个超大磁体的庞然大物,线圈长度超过14米。超导磁体可以在8特斯拉以上的强度下运行,驱动质子绕一条17英里(约合27公里)长的环形隧道运转,令其互相撞击,生成无数的次原子微粒。2008年9月,大型强子对撞机启动后不久便因磁体冷却系统的电连接故障而关闭。如今,经过近一年的维修,这台超导对撞机仍未启动,这种情况将至少持续到今年11月。
6.国际热核聚变实验堆


国际热核聚变实验堆
  对科学家来说,获取“自给自足”的聚变能量仍是一个梦想,而实现这个梦想的关键在于磁性。国际热核聚变实验堆(ITER)是一个由多国参与的项目,是世界上规模最大的融合氘和氚的尝试之一。氘和氚是氢的两个重同位素。一旦国际热核聚变实验堆建立起来,它会不断加热氘和氚,令其变成等离子态,产生500兆瓦的高温。接着,这台装置将利用磁场去包含和控制那些过热的等离子质。
7.自然界最奇特的现象——超导电性


自然界最奇特的现象——超导电性
  超导电性是自然界最奇特的现象之一,是单纯依靠经典物理学所无法彻底解释的。有些物质在被冷却至接近绝对零度时,其电阻会变为零。因此,电流可以无限期地持续下去。科学家在大型强子对撞机这样的粒子对撞机上采用了超导材料,但你大可不必不远万里前往欧洲去探求它们的特性。超导体中的持续电流可以使物质浮起来,因为恒定电流会排斥浮动物体(甚至是活体)的磁场。此图中,荷兰科学家在一个16特斯拉的磁场里将一只青蛙浮了起来
8.核磁共振成像窥视人体内部奥秘


核磁共振成像窥视人体内部奥秘
  自从科学家20世纪70年代初制造出第一台核磁共振成像(MRI)仪器以来,这项技术的发展可以用“突飞猛进”四个字来形容——以致美国食品与药品管理局不得不给人体暴露于外部的磁性幅度设限。2003年,在伊利诺斯州大学的科学家开发出9.4特斯拉的扫描仪以前,8特斯拉是最大值。9.4特斯拉的扫描仪最终获得美国食品与药品管理局批准。
  但是,它并不是世界上最强大的核磁共振成像扫描仪。曾给麻省理工学院开发出9.4特斯拉扫描仪的布鲁克拜厄斯宾公司(Bruker Biospin)在此基础上设计出11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪。2009年,得克萨斯大学宣布计划在其医疗中心安装一台11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪
宇宙中磁性最强的磁体-天文知识

  经过对中子星磁场的首次直接测量,科学家找到了迄今宇宙中磁性最强的磁体。这个名为 SGR1806-20的天体是10颗稀有的中子星之一,早在25年前即被发现。 

  利用美航空航天局 R ossiX射线探测器,科学家计算出这颗中子星磁场的强度比以前认为的要高出10倍,与普通中子星的磁场强度相比,其强度大了几千倍,是地球上最强磁体磁场强度的几十亿倍。该项研究成果发表在《天体物理通讯》上。 

  SGR1806-20是一颗直径约为16公里的密实中子星,其核心是坍塌的星体,质量比太阳大10倍。科学家通过测量这颗中子星的自旋速度和自旋速度的变化,来测量它的磁场强度。 

  工作在航空航天局戈达德太空中心、由乔治.华盛顿大学艾伯拉里姆领导的研究小组表示,该中子星磁场强度约为1千万亿高斯,而太阳的平均磁场在1至5高斯间变动。艾伯拉里姆说:“如果这颗磁星靠近月球,那么我们人体中的分子将会被重新排列。幸运的是, SGR1806-20离地球4万光年,所以地球是安全的。” 

  从 SGR1806-20发出的许多脉冲爆发中,艾伯拉里姆小组鉴别出了特征能量。在分析了爆发的光谱特征后,该小组发现一个5000电子伏的特定能级。艾伯拉里姆说,这一能级相当于激发一个陷于1000万亿高斯磁场中的质子所需要的能量。这也符合磁星“星震”的模型。在该模型中,中子星表面瞬间爆裂开,并喷出质子。“星震”本身是磁星中看到的脉冲爆发现象,所喷出的质子被陷在中子星强磁场回路中。而有关质子特征的结果也符合很多科学家所提出的理论预测。 

吉尔伯特

对于电和磁现象的第一批系统的研究,是英国的威廉·吉尔伯特(Wiliam  Gilbert,1540—1603)进行的。

威廉·吉尔伯特1540年5月24日生于英国科尔切斯特,在剑桥读书时于1569年获得医学博士学位,后开始从医。1580年前后开始对磁学和电学发生兴趣。1600年写出《磁石论》(又译成《磁铁》、《磁石》等)一书。1601年开始在王宫任女王伊丽莎白一世的御医。1603年逝世于伦敦,终年63岁。

吉尔伯特在磁力问题的研究上是当时最杰出的人物。他所著《磁石论》一书是历史上最重要的关于磁的性质的论著之一。他关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。吉尔伯特被后人誉为磁学之父。

吉尔伯特和培根、伽利略一样,他认为科学必须建立在实验的基础上。吉尔伯特作了许多有关磁体性质的实验,其中最有名的是所谓“小地球”实验。他在13世纪马里古特的磁石球实验的启发下,设计了一个创造性的实验。他把一块大的天然磁石磨制成一个大磁石球,用小铁丝制成小磁针放在磁石球上面。结果发现这些小磁针的全部行为与指南针放在地球上的行为完全一样。他用粉笔把小磁针排列的方向画成一条条线,结果画出了许多磁子午圈,与地球上的经度线很相像。这些子午线汇交于两个相反的端点,他称它们为磁极。小磁针在两极中间平行于球面,在两极处则垂直地指向球面,由此他得出一个结论:地球本身就是一块巨大的磁石,许多磁现象都与这大磁石有关。他还提出了一个普遍原理:每一个磁体的磁北极吸引别的磁体的磁南极,而排斥它们的磁北极。他根据这个磁球对磁针的作用写道:

“小地球的力向四面八方延伸……每当铁或其他适当大小的磁体在它影响所及的范围内出现时,就受到吸引,而且,愈是靠近磁体,吸引力就愈大。”

吉尔伯特还发现了在两极装上铁帽的磁石,磁力大大加强,这是铁被磁化的结果。另外,他还发现了磁力的大小与磁石的大小成正比关系以及磁石的两极永不可分的现象。

吉尔伯特对电现象也作了仔细的研究,他从琥珀被摩擦后会吸引轻小物体的现象中受到启发,于是收集了许多物质,诸如金刚石、蓝宝石、硫磺、树脂、明矾等,都一一做摩擦实验,发现摩擦过后它们也都有吸引轻小物体的作用。吉尔伯特把这种性质称为“电性 ”。他通过实验认识到电现象也是一种普遍的物质现象,从而破除了人们对电的迷信。吉尔伯特认为电现象和磁现象之间有着深刻的差异,表现在以下几个方面:

第一, 磁性上磁体本身具有的一种性质,而电性质是需要通过摩擦手段来激发的。

第二, 磁石只对少数几种可以磁化的物质才有力的作用;而电力却是普遍的,带电体可以吸引任何轻小物体。

第三, 磁体之间的作用不受中间的纸片、亚麻布等物体的影响,而带电体之间的作用却要受到中间这些纸片和布片的影响;当带电体浸在水中时,电力的作用可以消失,而磁体的磁力不会消失。

第四, 磁力是一种定向力,而电力是一种移动力。

第五, 吉尔伯特还片面地认为,磁力既有吸引也有排斥,而电力只有吸引一种;并坚决认为电和磁是两种截然无关的现象。这些诊断给后来电磁学的发展产生了深刻的影响。直到19世纪初叶,人们都把这两种现象看作是相互孤立的。

吉尔伯特根据带电物体都是坚硬而透明的这一点,提出了解释电现象的理论。他认为带电物质在摩擦的激发下向它周围释放出一种类似大气的媒质,正是这种媒质起传递电的作用。不过这种媒质极为稀薄,它的放出、转移,人们的感官都观察不到。

此外,吉尔伯特还制作了第一只实验用的验电器,他用一根极细的金属棒,中心固定在支座上,可以自由转动,当摩擦后的带电物体靠近它时,金属棒会被吸引而向带电体转过来,由此可以探测物体是否带电。

吉尔伯特的工作是实验和学术知识结合的典范。他的理论曾对后来的科学发展产生过很大的影响,特别是开普勒,发展了他的引力概念,并根据他的理论解释了行星轨道为椭圆形的原因。吉尔伯特是个出色的物理学家。他的贡献在于为电磁学和引力理论奠定了基础