0. 磁場(chǎng)單位及典型值
首先我們來(lái)看一些典型的磁場(chǎng),對(duì)磁場(chǎng)的大小有一個(gè)基本的了解:
磁場(chǎng)有兩種單位:高斯(G)和特斯拉(T)。
1T=
地球磁場(chǎng)約為1高斯,
普通磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度在10^2-10^5高斯范圍內(nèi)。
2018年,日本東京大學(xué)的一組物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了最強(qiáng)的可控磁場(chǎng):1200特斯拉,盡管它只持續(xù)了0.1秒。
“自爆”脈沖磁場(chǎng)一、最強(qiáng)天然磁場(chǎng):中子星
一顆具有足夠質(zhì)量(太陽(yáng)質(zhì)量的幾倍)的恒星在其后期會(huì)發(fā)生大爆炸,將其大部分物質(zhì)拋入宇宙,留下一個(gè)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(tǒng)模型中,中子星(核心)由中子組成,質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的1至2倍,半徑約為10公里。
中子星藝術(shù)插畫(huà)
(來(lái)源)
除了高密度之外英語(yǔ)作文,中子星還具有非常強(qiáng)的磁場(chǎng):
在中子星表面物理學(xué)家下叉,最高可達(dá)10^{15}高斯;
其中有一類(lèi)中子星稱(chēng)為磁星,其磁場(chǎng)值范圍為10^{12}高斯到10^{15}高斯,是宇宙中最強(qiáng)的磁場(chǎng)。 而其核心最高可達(dá)10^{20}高斯。
然而,迄今為止,中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和強(qiáng)磁場(chǎng)的來(lái)源尚未得到有效解釋。
2.最強(qiáng)人工磁場(chǎng):重離子碰撞
雖然一開(kāi)始就提到了實(shí)驗(yàn)室里的人工磁場(chǎng),但那是可控的情況。
事實(shí)上,人類(lèi)達(dá)到的最強(qiáng)磁場(chǎng)是在粒子對(duì)撞機(jī)中。
在重離子對(duì)撞機(jī)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(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī):
美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (BNL) 的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī) (RHIC)
原子核以接近光速運(yùn)動(dòng)可以相當(dāng)于強(qiáng)大的電流。
我們知道電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),因此在這種情況下可以產(chǎn)生非常強(qiáng)的磁場(chǎng):可以達(dá)到10^{18}-10^{20}高斯,比磁場(chǎng)強(qiáng)數(shù)億倍。中子星的磁場(chǎng)!
當(dāng)然,這個(gè)過(guò)程結(jié)束得很快,持續(xù)時(shí)間只有飛秒(10^{-15}秒)。
3、史上最強(qiáng)磁場(chǎng):早期宇宙的電弱相變
如果我們不局限于現(xiàn)在,而是看整個(gè)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(qiáng)得多的磁場(chǎng)。
目前我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了四種相互作用,即電磁力、強(qiáng)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(huì)成為統(tǒng)一的力,稱(chēng)為電弱統(tǒng)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(tǒng)一相互作用分開(kāi)。 但隨著宇宙膨脹,溫度降低物理學(xué)家下叉,分離發(fā)生。 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為“電弱相變”。 也就是說(shuō),在這個(gè)過(guò)程中,產(chǎn)生了宇宙歷史上最強(qiáng)的磁場(chǎng)。 理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)可以達(dá)到10^{20}sim 10^{23}高斯!
宇宙的溫度隨著時(shí)間的推移而變化。 電弱相變發(fā)生在大爆炸后 10^{-16} 秒內(nèi)! 4. 測(cè)量磁場(chǎng)
成為...
有時(shí)間再寫(xiě)吧...
我之前的回答(*^▽^*) 我的下一個(gè)回答
參考