Approccio rivoluzionario: campi magnetici omogenei con nuovi magneti permanenti!

Approccio rivoluzionario: campi magnetici omogenei con nuovi magneti permanenti!

La ricerca di metodi efficienti per generare campi magnetici omogenei ha raggiunto un nuovo picco. Il fisico Prof. Dr. Ingo Rehberg dell'Università di Bayreuth e il Dr. Peter Blümler dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza hanno sviluppato un approccio innovativo che supera le classiche disposizioni Halbach. La loro ricerca, pubblicata sulla rivista Physical Review Applied, mostra che la disposizione strategica dei magneti permanenti può ottenere intensità di campo più elevate e una migliore omogeneità nelle disposizioni compatte dei magneti. Questi risultati potrebbero avere implicazioni di vasta portata per varie tecnologie che richiedono campi magnetici forti e uniformi, inclusa la risonanza magnetica (MRI).

Tradizionalmente, gli array Halbach si basano sul presupposto di magneti infinitamente lunghi, il che non è fattibile nelle applicazioni pratiche. Università di Magonza evidenzia che Rehberg e Blümler hanno esaminato nel loro lavoro le geometrie di un anello singolo e di un doppio anello impilato. Hanno modellato i magneti come dipoli puntiformi. Il loro design “focalizzato” ha permesso la creazione di campi omogenei al di fuori del piano magnetico. Sviluppando formule analitiche, sono stati in grado di convalidare i risultati sperimentali, che corrispondevano bene alle previsioni teoriche. Questi nuovi arrangiamenti si sono rivelati superiori rispetto ai classici arrangiamenti Halbach.

Geometrie ottimizzate e validazione sperimentale

Il percorso verso questi risultati è iniziato con uno studio dettagliato delle disposizioni tridimensionali ottimali dei magneti permanenti. I nuovi design mostrano vantaggi significativi rispetto alla disposizione Halbach precedentemente preferita. Secondo il documento, presentato il 25 febbraio e rivisto l’ultima volta il 30 maggio 2025, la disposizione ottimale per magneti più corti si discosta dai progetti tradizionali e offre quindi nuove prospettive per la produzione del campo magnetico. arXiv descrive le basi teoriche di questi approcci e i risultati raggiunti.

Inoltre, le realizzazioni sperimentali comportano un elevato potenziale applicativo per la nuova tecnologia. Potrebbe promuovere lo sviluppo di tecnologie alternative più economiche che potrebbero sostituire i classici magneti superconduttori, spesso molto costosi, nella risonanza magnetica. Sebbene i magneti superconduttori siano potenti, il loro costo elevato e la complessità tecnica ne limitano notevolmente la disponibilità.

Applicazioni e prospettive future

Le applicazioni per queste nuove disposizioni magnetiche sono ampie. Oltre alla risonanza magnetica, potrebbero essere utilizzati anche nella fisica degli acceleratori e nei sistemi di levitazione magnetica. Queste tecnologie richiedono campi magnetici forti e omogenei e i nuovi approcci offrono vantaggi in questo senso. L'array Halbach, noto anche per il suo utilizzo in varie tecnologie come i magneti piatti da frigorifero e i motori CC senza spazzole, ha già dimostrato di essere efficace nella configurazione sul campo. Wikipedia spiega i vantaggi della distribuzione del flusso unilaterale causata dai modelli di magnetizzazione alternati dell'array Halbach.

La scoperta di Rehberg e Blümler non rappresenta solo un progresso significativo nella tecnologia del campo magnetico, ma apre anche le porte a future innovazioni nella scienza e nell’ingegneria dei materiali. In un mondo sempre più dipendente dalle soluzioni tecnologiche, questo nuovo approccio potrebbe svolgere un ruolo chiave.