Jednym z ważkich narzędzi, które temu służą, są silne pola magnetyczne. Obszerny przegląd możliwości wytwarzania i wykorzystywania silnych pól magnetycznych można znaleŚć w książce F. Herlacha [1]. Wymaga to kosztownych instalacji i wyspecjalizowanych kadr, dlatego też oprócz starań o budowę odpowiednich urządzeń w istniejących laboratoriach narodowych czy wyższych uczelniach, w celu umożliwienia takich badań powoływano specjalne organizacje wielonarodowe.
Do takich organizacji wielonarodowych zaliczyć należy powstałe w roku 1968 we Wrocławiu Międzynarodowe Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych i Niskich Temperatur, którego pomysłodawcą był prof. R.S. Ingarden, a twórcą i organizatorem prof. W. Trzebiatowski. Powołały go Akademie Nauk: Bułgarii, Polski, NRD i~ZSRR. Obecnie członkami zwyczajnymi Laboratorium są: Bułgarska, Polska i Rosyjska Akademia Nauk, a~ponadto Laboratorium posiada członków stowarzyszonych z Wielkiej Brytanii, Niemiec, Ukrainy i~Mołdawii.
Laboratorium wyspecjalizowało się w wytwarzaniu silnych stałych pól magnetycznych i~przez wiele lat należało do wiodących organizacji. W~roku 1998 tylko 8 czołowych laboratoriów w świecie wytwarzało wyższe stałe pola magnetyczne niż laboratorium wrocławskie [2]. Są to laboratoria zlokalizowane w bogatych krajach i posiadające wysoce kosztowne w eksploatacji magnesy hybrydowe, tj. połączenia magnesów zwykłych i nadprzewodzących (patrz tabela).
| Miejsce działania | Rok założenia | Natężenie pola w magnesie zwykłym [T] | Natężenie pola w magnesie hybrydowym [T] | Moc stosowanego zasilania [MW] |
| Cambridge (USA) | 1960 | 24 | 35,2 | 10 |
| Grenoble (Francja) | 1970 | 25 | 31,4 | 2 x 12 |
| Nijmegen (Holandia) | 1972 | 20 | 30,4 | 6 |
| Braunschweig (Niemcy) | 1972 | 18 | brak | 5,6 |
| Oxford (Wlk. Brytania) | 1972 | brak | 24 | 2 |
| Sendai (Japonia) | 1981 | 17 | 31,1 | 8 |
| Tsukuba (Japonia) | 1988 | 25 | 40 | 15 |
| Tallahassee (USA) | 1990 | 27 | 50 | 34 |
Innym torem szły prace zmierzające do budowy aparatury wytwarzającej pola impulsowe. Warto przy tym wspomnieć, że do rekordowej w tej dziedzinie należała aparatura skonstruowana na Uniwersytecie w Poznaniu przez prof. M. Surmę, w której prowadzono eksperymenty w polach 100 T. Inną konstrukcją były magnesy, w których ,,zagęszczano" pole magnetyczne metodą zbliżenia nabiegunników w wyniku eksplozji. Należy przy tym pamiętać, że te konstrukcje służyły do jednostkowego pomiaru, gdyż każdorazowo ulegały zniszczeniu. Ostatnio o takim eksperymencie donosili uczeni japońscy.
W latach 80. w kilku ośrodkach na świecie pojawiła się idea skonstruowania magnesów kwazistacjonarnych, w których pole magnetyczne utrzymywałoby się przez czas rzędu 0,1 sekundy. Prace nad tym kierunkiem podjęto w filii amerykańskiego Narodowego Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych, umiejscowionej w Laboratorium w Los Alamos. Podjęto również w 1993 r. inicjatywę naukowców z Instytutu Podstawowych Problemów Fizyki RAN [3] budowy tego typu magnesu we wrocławskim Laboratorium. W roku 1988 rozpoczęto pracę nad analogicznym projektem ,,Euromagnetech" z docelowym założeniem konstrukcji magnesu kwazistacjonarnego, wytwarzającego pole o natężeniu 100 T [4]. W ostatnim roku zostały podjęte również prace Grupy Inicjatywnej z Drezna [5] budowy podobnej instalacji w tym obecnie intensywnie rozwijanym ośrodku naukowym.
We wrocławskim laboratorium zakończono prace przygotowawcze do próby nawiniętych w Moskwie i Wrocławiu pierwszych magnesów o planowanym natężeniu 40 i 50 T. Wykonano już próby zasilacza o mocy 30 MW. Próby pracy magnesu zostaną wykonane pod koniec obecnego roku. Równocześnie rozpoczęto rozmowy z drezdeńską Grupą Inicjatywną o możliwości wzajemnego stowarzyszenia laboratoriów.
Jedyną uruchomioną tego typu instalacją są magnesy w Los Alamos. Instalacja pozwala na eksperymenty w polu magnetycznym 60 T z czasem trwania 100 ms oraz 35 T z czasem trwania 0,5 s.
Tak przedstawiają się aktualne starania o uzyskanie nowych możliwości eksperymentalnych w silnych polach magnetycznych w fizyce światowej. Z przyjemnością pragniemy podkreślić, że w wyścigu o te nowe możliwości współuczestniczy Laboratorium we Wrocławiu, a więc i fizyka polska.
Literatura
[1] F. Herlach, Strong and ultrastrong magnetic fields and their
applications (Springer-Verlag, 1985).
[2] ESF Studies on Large Facilities in Europe, red.
M. Springford, L.J. Challis, H.U. Karow (November 1998).
[3] Koncepcję przedstawił prof. W.I. Niżankowski z IFP RAN.
[4] Do grupy tej weszli wybitni fizycy niemieccy: P. Fulde,
F. Steglich, F. Pobel, H. Eschrig, L. Schultz i M. Loewenhaupt.
[5] Patrz Cond-Mat/9902263 z 29 lutego 1999 r.