Revolucionarni pristup: Homogena magnetska polja s novim trajnim magnetima!

Revolucionarni pristup: Homogena magnetska polja s novim trajnim magnetima!

Potraga za učinkovitim metodama za generiranje homogenih magnetskih polja dosegla je novi vrhunac. Fizičar prof. dr. Ingo Rehberg sa Sveučilišta u Bayreuthu i dr. Peter Blümler sa Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu razvili su inovativan pristup koji nadilazi klasične Halbachove aranžmane. Njihovo istraživanje, objavljeno u časopisu Physical Review Applied, pokazuje da se strateškim rasporedom trajnih magneta mogu postići veće snage polja i poboljšana homogenost u kompaktnim rasporedima magneta. Ova bi otkrića mogla imati dalekosežne implikacije za razne tehnologije koje zahtijevaju snažna i ujednačena magnetska polja, uključujući magnetsku rezonanciju (MRI).

Tradicionalno, Halbachovi nizovi temelje se na pretpostavci beskonačno dugih magneta, što nije izvedivo u praktičnim primjenama. Sveučilište u Mainzu naglašava da su Rehberg i Blümler u svom radu ispitivali geometrije jednostrukog prstena i naslaganog dvostrukog prstena. Modelirali su magnete kao točkaste dipole. Njihov "fokusirani" dizajn omogućio je stvaranje homogenih polja izvan magnetske ravnine. Razvijanjem analitičkih formula uspjeli su potvrditi eksperimentalne rezultate, koji su se dobro slagali s teorijskim predviđanjima. Ovi novi aranžmani pokazali su se superiornijima u odnosu na klasične Halbachove aranžmane.

Optimizirane geometrije i eksperimentalna validacija

Put do ovih otkrića započeo je detaljnim istraživanjem optimalnog trodimenzionalnog rasporeda trajnih magneta. Novi dizajni pokazuju značajne prednosti u odnosu na prethodno preferirani Halbach raspored. Prema radu, predanom 25. veljače i zadnji put revidiranom 30. svibnja 2025., optimalni raspored za kraće magnete odstupa od tradicionalnih dizajna i stoga nudi nove perspektive za proizvodnju magnetskog polja. arXiv opisuje teorijsku osnovu ovih pristupa i postignute rezultate.

Osim toga, eksperimentalne realizacije rezultiraju visokim potencijalom primjene nove tehnologije. Mogao bi promovirati razvoj jeftinijih alternativnih tehnologija koje bi mogle zamijeniti klasične, često vrlo skupe, supravodljive magnete u magnetskoj rezonanci. Iako su supravodljivi magneti snažni, njihova visoka cijena i tehnička složenost značajno ograničavaju njihovu dostupnost.

Primjene i budući izgledi

Primjene ovih novih magnetskih aranžmana su opsežne. Osim u MRI-u, mogli bi se koristiti iu akceleratorskoj fizici i sustavima magnetske levitacije. Ove tehnologije zahtijevaju jaka i homogena magnetska polja, a novi pristupi tu nude prednosti. Halbach niz, također poznat po svojoj upotrebi u raznim tehnologijama kao što su ravni magneti za hladnjake i DC motori bez četkica, već se pokazao učinkovitim u konfiguraciji na terenu. Wikipedia objašnjava prednosti jednostrane distribucije toka uzrokovane izmjeničnim obrascima magnetizacije Halbachovog niza.

Otkriće Rehberga i Blümlera nije samo značajan napredak u tehnologiji magnetskog polja, već također otvara vrata za buduće inovacije u znanosti o materijalima i inženjerstvu. U svijetu koji se sve više oslanja na tehnološka rješenja, ovaj bi novi pristup mogao odigrati ključnu ulogu.