0. 磁場單位及典型值
首先我們來看一些典型的磁場,對磁場的大小有一個基本的了解:
磁場有兩種單位:高斯(G)和特斯拉(T)。
1T=
地球磁場約為1高斯,
普通磁鐵的磁場強度在10^2-10^5高斯范圍內。
2018年,日本東京大學的一組物理學家在實驗室中實現了最強的可控磁場:1200特斯拉,盡管它只持續了0.1秒。
“自爆”脈沖磁場一、最強天然磁場:中子星
一顆具有足夠質量(太陽質量的幾倍)的恒星在其后期會發生大爆炸,將其大部分物質拋入宇宙,留下一個致密的核心,即中子星。 這次爆炸是超新星爆炸。
超新星爆炸
在傳統模型中,中子星(核心)由中子組成,質量約為太陽質量的1至2倍,半徑約為10公里。
中子星藝術插畫
(來源)
除了高密度之外英語作文,中子星還具有非常強的磁場:
在中子星表面物理學家下叉,最高可達10^{15}高斯;
其中有一類中子星稱為磁星,其磁場值范圍為10^{12}高斯到10^{15}高斯,是宇宙中最強的磁場。 而其核心最高可達10^{20}高斯。
然而,迄今為止,中子星的內部結構和強磁場的來源尚未得到有效解釋。
2.最強人工磁場:重離子碰撞
雖然一開始就提到了實驗室里的人工磁場,但那是可控的情況。
事實上,人類達到的最強磁場是在粒子對撞機中。
在重離子對撞機中,兩束重原子核(例如帶正電的金原子核)被加速到接近光速并正面碰撞。 例如美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機:
美國布魯克海文國家實驗室 (BNL) 的相對論重離子對撞機 (RHIC)
原子核以接近光速運動可以相當于強大的電流。
我們知道電流可以產生磁場,因此在這種情況下可以產生非常強的磁場:可以達到10^{18}-10^{20}高斯,比磁場強數億倍。中子星的磁場!
當然,這個過程結束得很快,持續時間只有飛秒(10^{-15}秒)。
3、史上最強磁場:早期宇宙的電弱相變
如果我們不局限于現在,而是看整個宇宙的歷史,那么在宇宙的早期,存在著比上述兩種情況都要強得多的磁場。
目前我們已經發現了四種相互作用,即電磁力、強力、弱力和重力。 目前的研究表明,在極高的能量或溫度下,電磁力和弱力會成為統一的力,稱為電弱統一力。
大爆炸初期,溫度極高,電磁相互作用和弱相互作用尚未與電弱統一相互作用分開。 但隨著宇宙膨脹,溫度降低物理學家下叉,分離發生。 這個過程稱為“電弱相變”。 也就是說,在這個過程中,產生了宇宙歷史上最強的磁場。 理論計算發現可以達到10^{20}sim 10^{23}高斯!
宇宙的溫度隨著時間的推移而變化。 電弱相變發生在大爆炸后 10^{-16} 秒內! 4. 測量磁場
成為...
有時間再寫吧...
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