为了这块史上最强磁铁，科学家不得不给实验室换了一扇更牢固的门

在东京市中心一个安全的房间里有一块磁铁。它是一个电磁铁，当电流流过它时，它会产生磁场。

上次操作它的科学家打开它的时候，它甚至吹开了实验室沉重的门。

它已经产生了地球上最强烈的磁场之一。而且它还在变得越来越强大。

(图：在最近的一次实验中，Takeyama实验室磁铁打开时，火花四溅。图源：Live Science)

这种磁场最近达到了1200特斯拉强度(一种磁性强度单位)。9月17日发表在《科学仪器评论》(journal Review of Scientific Instruments)杂志上的一篇论文描述了这一现象。

1200特斯拉是一个巨大的计量单位。

大多数人一生中可能遇到的最强大的磁铁是在核磁共振成像机里，而世界上最先进、最强大、有时甚至是最危险的核磁共振成像仪器只有3特斯拉。

2004年，《大众机械》杂志将这台机器描述为“世界上最强大的磁铁”——也就是说，这是一种最强大的磁铁，同时它不会把自己撕成碎片——它只释放出45特斯拉。

这还不到第一作者竹山松次郎(Shojiro Takeyama)和他的同事们发明的磁铁释放的能量的4%。

而突破1000特斯拉的大关，是20世纪70年代Takeyama所称的一项工程项目的一个重要里程碑，他在过去20年里一直领导这项工程。

为了达到这种强度，Takeyama和他的团队将百万焦耳的能量注入一个精密设计的小型电磁线圈中，线圈的内层会以15马赫的速度自行崩溃，也就是每秒3英里(5公里)以上。

当它坍缩时，内部的磁场被挤压到一个越来越紧的空间，直到它的力在达到特斯拉峰值，这在传统磁体中是无法想象的。

几秒钟后，线圈完全崩溃，自我毁灭。

1200特斯拉的实验需要3.2兆焦耳的能量。

但东京大学的物理学家Takeyama在接受Live Science采访时表示，他相信，如果他和他的团队在这台设备上投入5兆焦耳的能量，他的设备可以达到1800特斯拉。

(他说，他们花了很长时间才做到这一点，部分原因是出于安全考虑。)

Takeyama说:“最相似的磁场产生是通过化学炸药产生的。”他指的是从20世纪60年代开始，一直持续到2001年的实验。当时，俄罗斯和美国的研究人员在电磁体周围引爆炸药，以挤压它们，短暂地制造出非常强大的磁场——高达2800特斯拉。

他说:“他们不能在室内实验室里进行这些实验，所以他们通常在室外进行所有的实验，比如西伯利亚的田野或新墨西哥州洛斯阿拉莫斯一个非常广阔的地方。”

“他们试图进行科学测量，但由于这些条件，很难做出精确的测量。”

其他形式的超强磁场需要激光，但Takeyama说，激光产生的磁场很小，寿命也很短，即使以物理学标准来衡量也是如此，这使得他和他在东京大学的实验室同事们感兴趣的那些实验同样存在问题。

Takeyama说，在1000多特斯拉范围内制造磁体的目的是研究在正常情况下不可见的电子的隐藏物理特性。

他和他的团队将在磁铁中加入不同的材料来研究电子的行为。

他说，在这些极端条件下，传统的电子模型会崩溃。

Takeyama不知道在这种极端情况下电子会发生什么，但他说，在线圈自毁之前对它们进行研究，应该能揭示科学通常看不见的电子的特性。

极强大的磁场也可能在聚变工程中应用，使聚变反应的热等离子体远离容器壁。

建立如此强大的磁场的问题在于，就像Takeyama的磁铁那样，它们几乎，根据定义，在它们产生的瞬间就会自我毁灭。

磁场——以及产生磁场的过程——不可避免地会在产生磁场的设备上产生如此多的能量，以致于设备的某些部件会自行烧毁或崩溃。

Takeyama说，他的磁场的优势在于，与激光器或爆炸装置产生的磁场相比，它的强度相对较强。

它足够大，可以容纳大量的材料，不需要炸药，寿命只有几十微秒(百万分之一秒)。用人类的视角来看，这当然是很短的，但它比那些激光产生的磁场的持续时间要长好几倍。

而且，当线圈本身被破坏时，周围的机器在这个过程中基本完好无损。

与在西伯利亚和洛斯阿拉莫斯进行的爆炸试验相比，这种装置是被控制住的，没有破坏性。

不过，每次使用磁铁后，Takeyama和他的团队都必须进入房间，开始漫长而费力的清理和修理过程，他说。

他的研究团队必须制造出一种新的磁感应线圈，以便每次使用时精确测量尺寸。

他说，实验之间的通常等待时间大约是两到五个月。

他说，对难以捉摸的聚变能发电机感兴趣的外部研究人员对Takeyama的研究表示了兴趣，认为这可能对他们的大型磁等离子体控制系统有用。

不过，他说，他不确定他的领域在这种情况下会有多大用处，这也不是他的主要目标。

他说，沿着这条路走下去，他预计会加大机器的功率，最终在5兆焦耳、1800特斯拉的范围内达到最大。

但他表示，他并不急于达到这一目标。

首先，他和他的团队希望在3.2兆焦耳、1200特斯拉的范围内尽可能多地探索他们能学到的东西。

随着能量的增加，安全问题依然存在。

他说，目前他的团队为他的实验室增加了一些更坚固的大门。